Come funziona il nastro adesivo

Il nastro adesivo, creato nel 1925, aveva lo scopo di risolvere un problema molto specifico: applicare vernici bicolore alle auto, che all'epoca erano popolari.

Prima del nastro adesivo, i negozi di auto "mascheravano" ogni applicazione di colore usando colla e carta. Staccare la carta ha rovinato innumerevoli lavori di verniciatura. Richard Drew, un giovane assistente ricercatore della 3M, è stato testimone di uno di questi lavori in rovina e delle furiose imprecazioni che ne sono seguite. Drew, che non aveva assolutamente esperienza negli adesivi, ha deciso, apparentemente sul posto, di creare un adesivo che potesse essere rimosso dalla vernice secca senza staccarla [fonte: ACS ]. Due anni dopo, è stato introdotto il nastro adesivo.

Successivamente ha inventato il nastro di cellophan trasparente, in seguito chiamato Scotch® Magic Tape. La confezione regalo non sarebbe mai stata la stessa.

Né le soluzioni domestiche di tutti i giorni. Durante la Grande Depressione , quando la maggior parte delle persone doveva riparare cose come tovaglie e tappezzeria invece di sostituirle, il nastro adesivo offriva una soluzione veloce, economica ed esteticamente soddisfacente. Di conseguenza, mentre molte aziende chiudevano i battenti o riuscivano a malapena a cavarsela, Magic Tape ha mantenuto 3M non solo a galla, ma anche fiorente [fonte: ACS ].

Oggi, il nastro adesivo è disponibile con finitura cellophane per l'imballaggio e finitura opaca per l'etichettatura. Il nastro adesivo pesante è un punto fermo di molte riparazioni domestiche, mentre il nastro biadesivo attacca i poster. Le confezioni di nastri marroni e gli adesivi elastici funzionano per il bendaggio. Unire due materiali con del nastro adesivo è stato così comune per così tanto tempo che le persone non pensano quasi mai di chiedersi "come ci riesce?"

Risulta, il nastro è piuttosto notevole. Non è l'adesione in sé, ma il tipo specifico di adesivo utilizzato sul nastro che lo rende indispensabile nella vita quotidiana. L'"appiccicoso" utilizzato nel nastro adesivo è diverso in quanto si basa principalmente su processi fisici, non chimici, per aderire.

L'adesione di certo non è iniziata con il nastro adesivo. I falegnami nell'antico Egitto usavano colla naturale a base di collagene animale. Sostanze naturali e viscose come la cera d'api e la resina hanno sempre tenuto insieme i materiali in modo efficace [fonte: THToC ].

Nei tempi moderni prima che il nastro adesivo, le colle e le resine epossidiche facessero la maggior parte del lavoro appiccicoso. Ma avevano seri inconvenienti, soprattutto nell'uso domestico. La consistenza, la permanenza e l'essiccazione fino a una finitura dura hanno prodotto tutte colle tradizionali , che in genere si legano con mezzi chimici, tutt'altro che eccezionali per piccoli e veloci lavori quotidiani.

Gli adesivi utilizzati nel nastro funzionano in modo diverso. Sono chiamati adesivi sensibili alla pressione ( PSA ) e includono materiali come siliconi, acrilici e gomme, tutti polimeri a cui viene aggiunta una resina appiccicosa per aumentare la viscosità [fonte: ThomasNet ]. Questi PSA si basano su reazioni fisiche, non chimiche, per aderire. Ciò contribuisce a qualità come la rimovibilità e la flessibilità, alcune delle cose che amiamo di più del nastro.

In un legame sensibile alla pressione, sono all'opera due processi principali: la bagnatura e le forze di van der Waal. Il primo stabilisce l'adesione. Quest'ultimo lo rende più forte [fonte: Hyperphysics ].

La bagnatura è piuttosto semplice. In questo caso, si riferisce al modo in cui un adesivo solido penetra in un substrato (il materiale su cui viene applicato il nastro). L'adesivo solido utilizzato nel nastro è buono per bagnare perché ha una bassa energia superficiale , il che significa che le sue molecole di superficie si muovono molto, o sono energizzate, causando legami più sciolti. Questa caratteristica consente alle molecole dell'adesivo di fluire in modo relativamente facile, anche se è in forma solida, nei pori del materiale del substrato. Basta un po' di pressione. E migliore è la capacità di fluire nel substrato, più forte sarà il legame fisico.

Alcuni adesivi formeranno legami più forti nel tempo poiché le molecole penetrano più in profondità nel materiale del substrato. Fin dall'inizio, tuttavia, un diverso fenomeno fisico si aggiunge alla forza dell'adesione sensibile alla pressione. Le attrazioni molecolari chiamate forze di van der Waal hanno effetto anche prima che venga applicata pressione sul nastro.

Le forze di Van der Waal sono deboli attrazioni tra molecole che normalmente potrebbero non avere cariche positive o negative. Alcune molecole principalmente neutre i cui protoni ed elettroni non sono distribuiti uniformemente possono a volte mostrare cariche, note come momenti di dipolo [fonte: iperfisica ]. Queste cariche, o polarità , consentono loro di formare legami fisici con altre molecole cariche; possono, infatti, indurre cariche in altre molecole per lo più neutre per semplice vicinanza [fonte: Hyperphysics ].

Le molecole in un adesivo sensibile alla pressione possono mostrare momenti di dipolo e inducono momenti di dipolo corrispondenti quando si avvicinano alle molecole di superficie del substrato. Le molecole di carica opposta dell'adesivo e del substrato, a contatto, formano legami fisici, aumentando la forza dell'adesione bagnata.

L'adesione è solo una parte dell'equazione, però. La bellezza del nastro adesivo risiede tanto nel suo design quanto nel suo legame.

Ogni volta che togliamo del nastro da un rotolo - per incartare un regalo, appendere i maccheroni, riparare temporaneamente un tubo che perde o sigillare un pacco per la spedizione - probabilmente ci manca il genio del rotolo stesso. In particolare, perché l'adesivo si attacca al supporto e al supporto ma non a se stesso?

Se il nastro non fosse in rotolo, sarebbe probabilmente un po' difficile gettarlo in un cassetto della spazzatura. E "adesivo" che non è nastro adesivo di solito è colla: gocciolante e permanente. È la parte del nastro che rende il prodotto così pulito, così compatto e così facile.

Il processo di realizzazione del nastro è abbastanza uniforme. Tutto il nastro adesivo ha quattro componenti [fonte: ACS ].

Gli strati vengono applicati in fogli di grandi dimensioni, che vengono infine arrotolati e tagliati nei rotoli di nastro larghi 1, 2 o 3 pollici che acquisti al negozio.

Il rivestimento finale - il rilascio - sottolinea un'interessante distinzione nel mondo della viscosità: adesione contro coesione. In adesione , un tipo di molecola si attacca a un altro tipo di molecola; nella coesione , un tipo di molecola si attacca a se stessa. Il nastro utilizza entrambi [fonte: Scientific American ]. Le molecole dell'adesivo si attaccano alle molecole del substrato, o aderiscono, ma si attaccano anche l'una all'altra o sono coerenti. Se così non fosse, la sostanza adesiva non reggerebbe. Il rivestimento di rilascio impedisce la coesione sulla superficie del nastro in modo che possa essere srotolato facilmente.

E così, quello che è iniziato come nastro adesivo e alcuni pittori di auto molto felici ora è un'industria a sé stante. I nastri adesivi hanno avvolto gli scheletri metallici dei dirigibili per prevenire la corrosione. Hanno isolato almeno un lander lunare e hanno aiutato gli astronauti dell'Apollo 11 a effettuare alcune riparazioni sulla luna al parafango del loro modulo lunare [fonti: ACS , NASA ]. Tengono gli specchietti retrovisori sulle auto e impediscono a milioni di scrapbooker di strapparsi i capelli quando il loro posizionamento è a un millimetro di distanza [fonte: 3M ].

Gli adesivi sensibili alla pressione ci danno persino dei post-it. Non è acqua corrente. Ma è vicino.

Nota dell'autore: come funziona il nastro adesivo

Alla ricerca di ulteriori informazioni sul nastro utilizzato dalla NASA per isolare un lander lunare (sviluppato appositamente per lo scopo, con la capacità di rimanere appiccicoso attraverso un enorme intervallo di temperatura), ho anche trovato immagini del lander Apollo rattoppato insieme a un semplice vecchio condotto nastro adesivo e si sono imbattuti in un fenomeno interessante: i teorici della cospirazione hanno deciso che la presenza di nastro adesivo sul lander Apollo conferma che lo sbarco sulla luna era una bufala.

Probabilmente è un punto di vista comune, che gli strumenti che abbiamo in giro per casa non potrebbero essere usati per portare gli uomini sulla luna. E in questo caso, in realtà si trattava solo di una rapida riparazione al parafango del lander, caduto durante la missione. Ma anche il nastro adesivo ha svolto un ruolo significativo nel riportare sulla Terra gli sfortunati astronauti dell'Apollo 13, e il mio punto è semplicemente questo: ho imparato nella mia ricerca che il nastro adesivo è stato davvero uno sviluppo rivoluzionario [fonte: Universe Today ]. A detta di tutti, c'è una ragione per cui il Museum of Modern art di New York presentava del nastro adesivo in una mostra intitolata "Humble Masterpieces" e Richard Drew è stato inserito nella National Inventors Hall of Fame.

A difesa degli adesivi sensibili alla pressione, se l'allunaggio è stato simulato, il nastro adesivo probabilmente non ne è la prova.

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