Cómo funciona la cinta adhesiva

La cinta de enmascarar, aquella creación de 1925, pretendía solucionar un problema muy concreto: la aplicación de pinturas bicolores a los coches, tan de moda en aquella época.

Antes de la cinta de enmascarar, los talleres de automóviles se "enmascaraban" para cada aplicación de color usando pegamento y papel. Pelar el papel arruinó innumerables trabajos de pintura. Richard Drew, un joven asistente de investigación de 3M, fue testigo de uno de esos trabajos arruinados y de las furiosas maldiciones que siguieron. Drew, que no tenía absolutamente ninguna experiencia en adhesivos, decidió, aparentemente en el acto, crear un adhesivo que pudiera quitarse de la pintura seca sin despegarla [fuente: ACS ]. Dos años más tarde, se introdujo la cinta adhesiva.

Luego inventó la cinta de celofán transparente, más tarde llamada Scotch® Magic Tape. El envoltorio de regalos nunca volvería a ser lo mismo.

Tampoco los arreglos domésticos cotidianos. Durante la Gran Depresión , cuando la mayoría de la gente tenía que reparar cosas como manteles y tapicería en lugar de reemplazarlos, la cinta transparente ofrecía una solución rápida, económica y estéticamente satisfactoria. Como resultado, mientras muchas empresas cerraban sus puertas o apenas sobrevivían, Magic Tape mantuvo a 3M no solo a flote sino también próspera [fuente: ACS ].

Hoy en día, la cinta adhesiva viene con acabado de celofán para envolver y acabado mate para etiquetar. La cinta adhesiva resistente es un elemento básico de muchas reparaciones del hogar, mientras que la cinta de doble cara pega los carteles. La cinta marrón envuelve los paquetes y los adhesivos elásticos sirven para vendar. Unir dos materiales con cinta ha sido tan común durante tanto tiempo que la gente casi nunca piensa en preguntar "¿cómo se hace eso?"

Resulta que la cinta es bastante notable. No es la adhesión en sí misma, sino el tipo específico de adhesivo que se usa en la cinta lo que la hace indispensable en la vida diaria. El "adhesivo" que se usa en la cinta adhesiva es diferente en el sentido de que se basa principalmente en procesos físicos, no químicos, para adherirse.

La adhesión ciertamente no comenzó con la cinta. Los trabajadores de la madera en el antiguo Egipto usaban pegamento natural hecho de colágeno animal. Las sustancias naturales y viscosas como la cera de abeja y la resina siempre han mantenido los materiales juntos de manera efectiva [fuente: THToC ].

En los tiempos modernos, antes de que la cinta, los pegamentos y los epoxis hicieran la mayor parte del trabajo pegajoso. Pero tenían serios inconvenientes, especialmente en el uso doméstico. La suciedad, la permanencia y el secado hasta un acabado duro hicieron que los pegamentos tradicionales , que generalmente se unen por medios químicos, sean menos que excelentes para trabajos pequeños y rápidos de todos los días.

Los adhesivos utilizados en la cinta funcionan de manera diferente. Se llaman adhesivos sensibles a la presión ( PSA ) e incluyen materiales como siliconas, acrílicos y cauchos, todos polímeros a los que se les agrega una resina pegajosa para aumentar la adherencia [fuente: ThomasNet ]. Estos PSA se basan en reacciones físicas, no químicas, para adherirse. Esto contribuye a cualidades como la removibilidad y la flexibilidad, algunas de las cosas que más nos gustan de la cinta.

En un enlace sensible a la presión, hay dos procesos principales en el trabajo: la humectación y las fuerzas de van der Waal. El primero establece la adhesión. Este último lo hace más fuerte [fuente: Hiperfísica ].

Mojar es bastante simple. En este caso, se refiere a la forma en que un adhesivo sólido penetra en un sustrato (el material al que se aplica la cinta). El adhesivo sólido utilizado en la cinta es bueno para humedecer porque tiene una energía superficial baja , lo que significa que las moléculas de su superficie se mueven mucho o están energizadas, lo que provoca uniones más sueltas. Esta característica permite que las moléculas del adhesivo fluyan con relativa facilidad, aunque esté en forma sólida, hacia los poros del material del sustrato. Todo lo que se necesita es un poco de presión. Y cuanto mejor sea la capacidad de fluir hacia el sustrato, más fuerte será la unión física.

Algunos adhesivos formarán uniones más fuertes con el tiempo a medida que las moléculas se filtren más profundamente en el material del sustrato. Sin embargo, desde el principio, un fenómeno físico diferente se suma a la fuerza de la adhesión sensible a la presión. Las atracciones moleculares llamadas fuerzas de van der Waal tienen efecto incluso antes de que se aplique presión a la cinta.

Las fuerzas de Van der Waal son atracciones débiles entre moléculas que normalmente no tienen cargas positivas o negativas. Algunas moléculas principalmente neutras cuyos protones y electrones no se distribuyen uniformemente pueden a veces exhibir cargas, conocidas como momentos dipolares [fuente: Hiperfísica ]. Estas cargas, o polaridades , les permiten formar enlaces físicos con otras moléculas cargadas; pueden, de hecho, inducir cargas en otras moléculas en su mayoría neutras por mera proximidad [fuente: Hiperfísica ].

Las moléculas en un adhesivo sensible a la presión pueden exhibir momentos dipolares e inducen momentos dipolares correspondientes a medida que se acercan a las moléculas de la superficie del sustrato. Las moléculas con carga opuesta del adhesivo y el sustrato, al contacto, forman enlaces físicos, lo que aumenta la fuerza de la adhesión basada en la humectación.

Sin embargo, la adhesión es solo una parte de la ecuación. La belleza de la cinta adhesiva radica tanto en su diseño como en su unión.

Cada vez que sacamos un poco de cinta adhesiva de un rollo (para envolver un regalo, colgar macarrones, arreglar temporalmente una tubería que gotea o sellar un paquete para enviarlo), probablemente nos perdemos la genialidad del rollo en sí. En particular, ¿por qué el adhesivo se adhiere al respaldo y al sustrato pero no a sí mismo?

Si la cinta no estuviera en forma de rollo, probablemente sería algo difícil de tirar en un cajón de chatarra. Y el "adhesivo" que no es cinta adhesiva suele ser pegamento, que gotea y es permanente. Es la parte de la cinta lo que hace que el producto sea tan ordenado, tan compacto y tan fácil.

El proceso de fabricación de la cinta es bastante uniforme. Toda cinta adhesiva tiene cuatro componentes [fuente: ACS ].

Las capas se aplican en hojas grandes, que finalmente se enrollan y se cortan en rollos de cinta de 1, 2 o 3 pulgadas de ancho que compra en la tienda.

La capa final, la liberación, enfatiza una distinción interesante en el mundo de la pegajosidad: adhesión versus cohesión. En la adhesión , un tipo de molécula se adhiere a otro tipo de molécula; en cohesión , un tipo de molécula se adhiere a sí misma. La cinta usa ambos [fuente: Scientific American ]. Las moléculas del adhesivo se pegan a las moléculas del sustrato, o se adhieren, pero también se pegan entre sí, o se cohesionan. Si este no fuera el caso, la sustancia adhesiva no se mantendría unida. El revestimiento antiadherente evita la cohesión en la superficie de la cinta para que se pueda desenrollar fácilmente.

Y así, lo que comenzó como cinta adhesiva y algunos pintores de automóviles muy felices ahora es una industria en sí misma. Las cintas adhesivas han envuelto los esqueletos metálicos de los dirigibles para evitar la corrosión. Han aislado al menos un módulo de aterrizaje lunar y han ayudado a los astronautas del Apolo 11 a realizar algunas reparaciones en la luna del guardabarros de su módulo lunar [fuentes: ACS , NASA ]. Sostienen los espejos retrovisores en los automóviles y evitan que millones de scrapbookers se arranquen el pelo cuando su ubicación está un milímetro desfasada [fuente: 3M ].

Los adhesivos sensibles a la presión incluso nos dan notas Post-It. No es agua corriente. Pero está cerca.

Nota del autor: Cómo funciona la cinta adhesiva

En la búsqueda de más información sobre la cinta utilizada por la NASA para aislar un módulo de aterrizaje lunar (especialmente desarrollada para este propósito, con la capacidad de permanecer pegajosa a través de un enorme rango de temperatura), también encontré imágenes del módulo de aterrizaje Apolo remendadas con conductos viejos y sencillos. y se encontró con un fenómeno interesante: los teóricos de la conspiración han decidido que la presencia de cinta adhesiva en el módulo de aterrizaje del Apolo confirma que el alunizaje fue un engaño.

Es probablemente un punto de vista común, que las herramientas que tenemos en la casa no podrían usarse para llevar a los hombres a la luna. Y en este caso, en realidad fue solo una reparación rápida del guardabarros del módulo de aterrizaje, que se cayó durante la misión. Pero la cinta adhesiva también desempeñó un papel importante en el regreso a la Tierra de los desafortunados astronautas del Apolo 13, y mi punto es simplemente este: aprendí en mi investigación que la cinta adhesiva fue realmente un desarrollo revolucionario [fuente: Universe Today ]. Según todos los informes, hay una razón por la cual el Museo de Arte Moderno de Nueva York presentó cinta adhesiva en una exhibición llamada "Obras maestras humildes" y Richard Drew fue incluido en el Salón de la fama de inventores nacionales.

En defensa de los adhesivos sensibles a la presión, si el alunizaje fue falso, la cinta adhesiva probablemente no sea prueba de ello.

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