Fita adesiva

Contexto

A fita adesiva é uma fita de tecido revestida com resina de polietileno de um lado e adesivo à base de borracha muito pegajosa do outro. Ao contrário de outras fitas, o forro de tecido confere resistência à fita adesiva, mas permite que se rasgue facilmente. A fita adesiva também é muito maleável e pode aderir a uma ampla variedade de superfícies. Embora tenha sido projetado principalmente para uso em dutos de ar e aplicações semelhantes, os consumidores encontraram uma ampla gama de usos para este produto popular. Ele pode ser usado para vários trabalhos de reparo doméstico, como um fixador em vez de parafusos ou pregos e na manutenção de automóveis. Os snowmobilers são até mesmo conhecidos por aplicar fita adesiva em seus narizes para evitar queimaduras causadas pelo frio. O produto gerou tanto interesse que existem livros e sites dedicados aos seus usos não convencionais e, muitas vezes, cômicos. Por exemplo, The Duct Tape Book descreve como usar fita adesiva para fazer aventais e capas de trampolim.

História

Existem relatos conflitantes sobre a história da fita adesiva. De acordo com a Manco, Inc. (fabricante da fita DuckTm Brand), ela foi criada pela Permacell – uma divisão da Johnson and Johnson – durante a Segunda Guerra Mundial na década de 1940. Outros especialistas afirmam que o produto de fita foi inventado na década de 1920 por pesquisadores da 3M Company, liderados por Richard Drew. A maioria dos relatos concorda, entretanto, que a Permacell aperfeiçoou a fita adesiva durante a guerra. Usando tecnologia de ponta, sua equipe de pesquisa desenvolveu um processo para combinar várias camadas de adesivo em um suporte de tecido revestido de polietileno. Alguns dizem que este produto inicial foi apelidado de “fita adesiva” porque repelia água como as penas do pássaro ou porque a malha de tecido era feita de pano de pato.

Independentemente de sua origem, os militares encontraram muitos usos para fita adesiva. Uma de suas primeiras aplicações era manter as caixas de munição juntas. Por esse motivo, os soldados se referiram a ela como “fita adesiva”. A Força Aérea encontrou outros usos para o produto e a fita adesiva foi usada para cobrir portas de armas em aviões para reduza a fricção do ar durante a decolagem. Como muitos outros produtos militares, a fita adesiva era originalmente colorida de verde oliva, mas depois da guerra ela foi alterada para a cor prata mais familiar. Os fabricantes começaram a comercializá-la para consumidores domésticos que encontraram uma variedade de produtos novos usa. A fita é mais fácil de usar e tão eficaz quanto parafusos e porcas quando se trata de manter o tipo de duto encontrado em casas novas com aquecimento por ar forçado.

Conforme a demanda do consumidor cresceu , os profissionais de marketing começaram a empacotar suas fitas i n de uma forma mais amigável ao consumidor. De acordo com Manco, eles foram a primeira empresa a embrulhar e etiquetar a fita adesiva para que pudesse ser facilmente empilhada nas prateleiras de exibição. Essa melhoria na embalagem tornou mais fácil para os clientes distinguirem entre os diferentes tipos. Em 1999, a Manco estava vendendo aproximadamente 5.900 toneladas curtas (5.352 toneladas métricas), ou 246.217 mi (396.240 km), de fita a cada ano.

Design

A fita adesiva é projetada para diferentes aplicações com base em seu grau. O grau é determinado pela combinação do tipo de adesivo e a resistência do material de apoio. A resistência do tecido depende do número de fios que contém; este número determina a resistência ao rasgo do tecido. Por exemplo, a fita de nível militar tem uma resistência ao rasgo de 40 lb (18 kg), enquanto a resistência das fitas menos caras está na faixa de 20 lb (9 kg). A fita projetada para uso pelo governo federal deve obedecer a um extenso guia de especificações de 12 páginas que determina a resistência e outros fatores. As classes comerciais são menos exigentes e são normalmente classificadas como utilidade, uso geral ou classe premium. Outros tipos especiais incluem “fita nuclear”, que é usada em reatores e uma fita de “200 mi (322 km) por hora”, projetada especificamente para carros de corrida.

Matérias-primas

Malha de algodão

A malha de algodão forma a espinha dorsal da fita adesiva. Ele fornece resistência à tração e permite que a fita seja rasgada em ambas as direções. O tecido com uma trama mais apertada e maior contagem de fios é de qualidade superior, fornece maior resistência e proporciona um rasgo mais limpo. Uma fita de qualidade premium pode ter um número de fios de 44 x 28 fios por polegada quadrada. Consequentemente, a fita feita com este tecido é mais cara. O tecido de algodão é chamado de “teia” quando é espalhado pela máquina de revestimento.

Revestimento de polietileno

O tecido de algodão é revestido com polietileno, um material plástico que o protege da umidade e da abrasão. Este revestimento plástico é flexível e permite que a fita adira melhor a superfícies irregulares. O polietileno é derretido e aplicado ao tecido em uma operação de revestimento preliminar. O tecido revestido é então armazenado em rolos até que o fabricante esteja pronto para aplicar o adesivo.

Composto adesivo

O adesivo usado na fita adesiva é único por dois motivos. Primeiro, o próprio adesivo é formulado com compostos de borracha que garantem uma adesão de longo prazo. Outras fitas normalmente usam polímeros adesivos que não são tão aglutinantes. Em segundo lugar, o adesivo é aplicado ao substrato em um revestimento muito mais espesso do que aqueles usados em celofane ou fitas adesivas. Isso também serve para aumentar as propriedades adesivas da fita.

O processo de fabricação

Composição do adesivo

• 1 O adesivo à base de borracha usado na fita adesiva é preparado em um processo de várias etapas. Na primeira etapa, o adesivo é composto em um misturador conhecido como misturador do tipo Branbury, que consiste em um tanque de aço inoxidável equipado com uma camisa de vapor para aquecer o composto e um misturador de alto torque. Os compostos de borracha são introduzidos na forma de grânulos, depois aquecidos e misturados até derreterem e ficarem homogêneos. Outros ingredientes são adicionados ao tanque de mistura conforme especificado na formulação. Isso inclui agentes de aderência, modificadores de viscosidade, antioxidantes e outros adjuvantes. A mistura final é espessa, mas lisa o suficiente para ser bombeada para um tanque de retenção conectado ao equipamento de revestimento.

Aplicação do adesivo

• 2 O adesivo e o tecido são combinados usando equipamentos de revestimento sofisticados. Primeiro, o adesivo é posteriormente amolecido pelo calor em um moinho de rolos. Um moinho de rolos consiste em rolos ocos bem espaçados que são feitos de aço inoxidável de espessura elevada. Os rolos são acoplados a engrenagens de alto torque e um motor que os gira em uma velocidade definida. A temperatura dos rolos é controlada bombeando continuamente água através deles. O rolo superior é mantido a uma temperatura de 260 ° F (127 ° C) e o rolo central é mantido a 100 ° F (38 ° C). Os cilindros são fixados no lugar de forma que apenas uma pequena lacuna exista entre eles. Conforme os roletes giram, o composto de borracha é alimentado neste espaço. O atrito gerado aquece e amolece a borracha. Este arranjo permite que o adesivo fundido forme uma folha fina na superfície dos rolos.
• 3 O pano é então alimentado na máquina de revestimento por meio de outro conjunto de rolos. Ele corre contra o terceiro rolo (mantido a 199 ° F) que está em contato com o adesivo. Durante esse processo, conhecido como revestimento, o adesivo é transferido para o pano. Ao controlar os espaços entre os rolos, o operador da máquina pode determinar quanto adesivo é aplicado ao tecido. Quando o adesivo está pronto, o material de pano de fundo – que foi pré-tratado com polietileno – é alimentado para fora do rolo de armazenamento e para os rolos de revestimento. Conforme o material de suporte entra em contato com o terceiro rolo, ele
  

  A. Calandra de fita sensível à pressão de três rolos. B. Calandra adesiva de dois rolos. C. Calandra de polietileno e adesivo. D. Calandra para fita de tecido revestida com polietileno.

  pega um pouco de adesivo do rolo de transferência. Este processo usado para aplicar esses adesivos pesados é conhecido como calandragem. Podem ser usados revestimentos tão finos quanto 0,002 pol. (0,05 mm), mas eles se tornam menos uniformes abaixo de 0,004 pol. (0,1 mm). Essas flutuações ocorrem porque os rolos sofrem um pequeno grau de curvatura à medida que giram. Isso cria espaços desiguais entre os rolos, o que causa variações no peso do revestimento na folha contínua.

• 4 Após o revestimento, o tecido da fita é enrolado em grandes núcleos de papelão. Quando fita suficiente foi revestida e o rolo está cheio, ele é removido do eixo e movido para outra área onde pode ser cortado no tamanho adequado. Esses rolos de armazenamento têm aproximadamente 5 pés de largura e 3 pés de diâmetro (152 cm x 91 cm).

Enrolamento e corte

• 5 Após a conclusão do processo de revestimento, as funções podem ser cortadas em seu tamanho final. Isso é feito “desenrolando” ou desenrolando os rolos grandes em uma máquina equipada com uma série de facas. As facas cortam a teia em segmentos mais estreitos que são então rebobinados em núcleos de papelão menores. Este processo é conhecido como “corte”.

Operações de embalagem

• 6 Neste estágio final, os rolos de fita adesiva são embalados para venda. Eles são tipicamente embalados em embalagens retráteis, individualmente ou em pacotes de dois ou três. Esses pacotes são então embalados e comercializados para envio.

  Dependendo do fabricante, as etapas descritas acima podem ser combinadas por meio da automação em menos etapas. Por exemplo, a Permacell usa um aparelho autônomo que mistura, aquece e fixa o adesivo no suporte. Este método permite que a cola seja preparada sem solventes causadores de poluição.

Controle de qualidade

A fita adesiva deve atender a uma série de testes padrão descritos pela American Society for Testing and Materials.Esses métodos medem duas propriedades principais do adesivo: sua força adesiva (que determina quão bem a fita irá aderir a outra superfície) e força coesiva (que mostra quão bem o adesivo irá aderir ao pano de fundo). Um método comum de avaliação dessas propriedades envolve a aplicação da fita em uma placa de aço inoxidável padronizada e, em seguida, a medição da força necessária para arrancá-la. A placa é então examinada para determinar quanto, se houver, do resíduo adesivo é deixado para trás. O revestimento adesivo em si é monitorado para avaliar o quão bem ele adere ao seu suporte. As condições em que o adesivo deixa resíduos são conhecidas como rastejamento, fissura, escorrimento e sangramento. Os técnicos de controle de qualidade também observam fisheyes, o termo usado para descrever uma aplicação irregular de adesivo.

Além dos testes padrão, cada fabricante tem seus próprios métodos proprietários para avaliar seus produtos. Por exemplo, as empresas podem medir o ponto de ruptura da fita adesiva. Outras avaliam o som “amassado” da fita enquanto ela se desenrola porque os consumidores acreditam que um rasgo barulhento do rolo é um sinal de resistência. Outros testes são projetados para medir a aderência rápida . Uma maneira de fazer isso é atirando bolas de pingue-pongue em tiras de fita com o lado adesivo para cima para medir a distância que rolam antes de serem interrompidas pela fita.

Apesar da reputação de superior da fita adesiva adesão, testes feitos por pesquisadores independentes descobriram que a fita não funciona tão bem quanto deveria. Em 1998, os pesquisadores Max Sherman e lain Walker do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley do Departamento de Energia avaliaram 12 tipos diferentes de fita adesiva. Eles projetaram um teste de envelhecimento acelerado que imitou as condições de temperatura de uma casa ou prédio de escritórios da noite para o dia e inverno ao verão. Eles usaram uma série de juntas padrão que conectavam um duto menor a um maior. Envolvendo cada conexão de teste com uma marca diferente de fita adesiva, eles avaliaram a vedação em condições de temperatura e umidade projetadas para serem semelhantes às encontradas em sistemas de aquecimento e ar condicionado domésticos. Os pesquisadores também realizaram um teste de cozimento no qual as juntas da amostra foram cozidas em temperaturas mais altas. A maioria das juntas testadas apresentaram vazamento de 50% ou mais, de acordo com os pesquisadores. Os resultados dos testes também mostrou que uma grande proporção das fitas deixava de funcionar quando as temperaturas caíam abaixo de zero (32 ° F) ou aumentavam mais de 200 ° F (93 ° C). A indústria pe contestou essas descobertas, alegando que, para obter a eficiência ideal, seus produtos de fita deveriam ser auxiliados por anéis ou grampos.

O futuro

Considerações ambientais e de preço conduzem pesquisas para identificar novas formulações de adesivos a um custo mais baixo – preço geral para um de 2 pol (5 cm) de largura, 50 jardas (46 m) o rolo de fita adesiva multifuncional custa cerca de três dólares – que mantém a alta funcionalidade sem causar danos ao meio ambiente. Além disso, as considerações de marketing geram melhorias no produto. Em resposta às críticas de que a fita adesiva não funciona bem em temperaturas extremas, os fabricantes estão criando formulações mais avançadas especialmente projetadas para resistir a fortes flutuações de calor e frio. Pela primeira vez, padrões formais estão sendo criados especificamente para fita adesiva a ser usada em dutos flexíveis. Os fabricantes de fitas apóiam esse plano porque acreditam que a certificação da Underwriters Laboratories (uma organização de testes de segurança de produtos) impulsionará suas vendas.