science >> Wetenschap >  >> anders

Hoe plakband werkt

Een mislukte autolakbeurt leidde tot het idee voor verwijderbare tape. © Patrick Lux/dpa/Corbis

Het kan net zo alomtegenwoordig zijn als stromend water. Sommigen gaan misschien zo ver om te zeggen dat het bijna net zo handig is. Voordat 3M in 1925 plakband introduceerde, de primaire middelen van hechting waren behoorlijk permanent en rommelig.

Afplakband, die schepping uit 1925, was bedoeld om een ​​heel specifiek probleem op te lossen:het aanbrengen van tweekleurige verfbeurten op auto's, die destijds populair waren.

Voor het afplakken van tape, autowinkels "maskerden" voor elke kleurtoepassing met lijm en papier. Het afpellen van het papier verpestte talloze verfklussen. Richard Drew, een jonge 3M onderzoeksassistent, was getuige van zo'n verwoeste baan en het woedende gevloek dat daarop volgde. trok, die absoluut geen ervaring had met lijmen, besloten, blijkbaar ter plaatse om een ​​lijm te maken die van droge verf kan worden verwijderd zonder deze af te pellen [bron:ACS]. Twee jaar later, plakband werd geïntroduceerd.

Vervolgens bedacht hij duidelijk, cellofaanband, later Scotch® Magic Tape genoemd. Cadeaus inpakken zou nooit meer hetzelfde zijn.

Evenmin zouden alledaagse huishoudelijke reparaties. Tijdens de Grote Depressie, toen de meeste mensen dingen als tafelkleden en stoffering moesten repareren in plaats van ze te vervangen, duidelijke tape bood een snelle, goedkoop, esthetisch bevredigende oplossing. Als resultaat, terwijl veel bedrijven hun deuren sloten of amper rondkwamen, Magic Tape hield 3M niet alleen drijvend, maar ook bloeiend [bron:ACS].

Vandaag, plakband wordt geleverd in cellofaan-afwerking voor verpakking en matte afwerking voor etikettering. Stevige ducttape is een hoofdbestanddeel van veel huisreparaties, terwijl dubbelzijdige tape posters opplakt. Bruine tape wikkelt pakketten en rekbare lijmen werken voor verbandmiddelen. Het samenvoegen van twee materialen met tape is al zo lang zo gewoon dat mensen bijna nooit denken te vragen "hoe doet het dat?"

Blijkt, band is nogal opmerkelijk. Het is niet de hechting zelf, maar het specifieke type lijm dat op tape wordt gebruikt, waardoor het onmisbaar is in het dagelijks leven. Het "kleverige" dat in plakband wordt gebruikt, is anders omdat het voornamelijk afhankelijk is van fysieke processen, geen chemische, te houden.

De wetenschap van plakkerigheid

Drukgevoelige kleefstoffen zorgen ervoor dat verpakkingstape bij contact aan de doos blijft kleven. © DreamPictures/Shannon Faulk/Blend Images/Corbis

Adhesie begon zeker niet met tape. Houtbewerkers in het oude Egypte gebruikten natuurlijke lijm gemaakt van dierlijk collageen. natuurlijk, stroperige stoffen zoals bijenwas en hars hebben materialen altijd effectief bij elkaar gehouden [bron:THToC].

In de moderne tijd vóór tape, lijmen en epoxy's deden het meeste plakwerk. Maar ze hadden ernstige nadelen, vooral bij huishoudelijk gebruik. Mestigheid, duurzaamheid en drogen tot een harde afwerking alle traditionele lijmen, die zich doorgaans op chemische wijze binden, minder dan geweldig voor kleine, snelle dagelijkse klussen.

De lijmen die in tape worden gebruikt, werken anders. Ze heten drukgevoelige lijmen ( PSA ) en materialen zoals siliconen, acryl en rubber - alle polymeren waaraan een kleverige hars is toegevoegd om de plakkerigheid te vergroten [bron:ThomasNet]. Deze PSA's zijn afhankelijk van fysieke reacties, geen chemische, te houden. Dit draagt ​​bij aan eigenschappen zoals verwijderbaarheid en flexibiliteit - enkele van de dingen waar we het meest van houden aan tape.

In een drukgevoelige binding, er zijn twee hoofdprocessen aan het werk:bevochtiging en van der Waals krachten. De eerste zorgt voor hechting. De laatste maakt het sterker [bron:Hyperphysics].

bevochtiging is vrij eenvoudig. In dit geval, het verwijst naar de manier waarop een vaste lijm een ​​substraat penetreert (het materiaal waarop de tape wordt aangebracht). De vaste lijm die in tape wordt gebruikt, is goed in het bevochtigen omdat het een lage oppervlakte-energie , wat betekent dat de oppervlaktemoleculen veel bewegen, of energiek zijn, waardoor lossere bindingen ontstaan. Door deze eigenschap kunnen de moleculen van de lijm relatief gemakkelijk vloeien, ook al is het in vaste vorm, in de poriën van het substraatmateriaal. Het enige dat nodig is, is een beetje druk. En hoe beter het vermogen om in het substraat te vloeien, hoe sterker de fysieke band.

Sommige lijmen zullen na verloop van tijd sterkere bindingen vormen naarmate moleculen dieper in het substraatmateriaal sijpelen. Vanaf het begin, Hoewel, een ander fysiek fenomeen draagt ​​bij aan de sterkte van drukgevoelige hechting. Moleculaire attracties, de krachten van Van der Waal, treden in werking nog voordat er druk op de tape wordt uitgeoefend.

Van der Waals krachten zijn zwakke aantrekkingen tussen moleculen die normaal gesproken geen positieve of negatieve ladingen hebben. Sommige voornamelijk neutrale moleculen waarvan de protonen en elektronen niet gelijkmatig zijn verdeeld, kunnen soms ladingen vertonen, bekend als dipoolmomenten [bron:hyperfysica]. Deze kosten, of polariteiten , laat ze fysieke bindingen vormen met andere geladen moleculen; ze kunnen, in feite, induceren ladingen in andere, meestal neutrale moleculen door louter nabijheid [bron:Hyperphysics].

Moleculen in een drukgevoelige kleefstof kunnen dipoolmomenten vertonen, en ze induceren overeenkomstige dipoolmomenten wanneer ze de oppervlaktemoleculen van het substraat naderen. De tegengesteld geladen moleculen van de lijm en het substraat, op contact, fysieke banden vormen, het vergroten van de sterkte van de op bevochtiging gebaseerde hechting.

Adhesie is slechts een deel van de vergelijking, Hoewel. De schoonheid van plakband zit zowel in het ontwerp als in de hechting.

Kleverig in plakband veranderen

Plakband verschijnt zelfs als af en toe een fashionstatement:voor rapper Nelly, afgebeeld op de opnames voor muziekvideo "Dilemma" in 2002, het was een kenmerkende look. © Markus manchet/Corbis

Elke keer als we wat plakband van een rol trekken -- om een ​​cadeau in te pakken, hang macaronikunst op, tijdelijk een lekkende pijp repareren of een pakket verzegelen voor verzending - we missen waarschijnlijk het genie van de rol zelf. Het meest opvallend is, waarom plakt de lijm aan de ondergrond en aan de ondergrond, maar niet aan zichzelf?

Waren tape niet in rolvorm, het zou waarschijnlijk een beetje moeilijk zijn om in een rommellade te gooien. En "lijm" dat geen plakband is, is meestal lijm - druipend en permanent. Het is het tapegedeelte dat het product zo netjes maakt, zo compact en zo gemakkelijk.

Het proces van het maken van tape is vrij uniform. Alle plakband heeft vier componenten [bron:ACS].

  • steun -- De achterkant is wat naar buiten wijst nadat je de tape hebt aangebracht, en het plakt niet aan je vingers. Materialen verschillen per toepassing, maar mengsels op basis van kunststoffen, papier of doek zijn typisch.
  • Primer -- Er wordt een hechtprimer op de rug aangebracht om de lijm te helpen gelijkmatig en stevig aan het rugmateriaal te hechten als het eenmaal is aangebracht.
  • Zelfklevend -- Een dunne laag lijm wordt op het gegronde dragermateriaal gespoten.
  • Coating loslaten -- De lijm is bedekt met een laag anti-cohesiemateriaal (vaak polyvinylcarbamaat) om te voorkomen dat hij aan zichzelf blijft kleven wanneer hij wordt opgerold.

De lagen worden in grote platen aangebracht, die uiteindelijk worden opgerold en in de 1-, 2 of 3 inch brede rollen tape die u in de winkel koopt.

De uiteindelijke coating - de release - benadrukt een interessant onderscheid in de wereld van plakkerigheid:hechting versus cohesie. In adhesie , het ene type molecuul plakt aan een ander type molecuul; in samenhang , één type molecuul plakt aan zichzelf. Tape gebruikt beide [bron:Scientific American]. De moleculen van de lijm plakken aan de moleculen van het substraat, of vasthouden, maar ze blijven ook bij elkaar, of samenhangen. Als dit niet het geval was, de kleefstof zou niet bij elkaar blijven. De release-coating voorkomt cohesie aan het oppervlak van de tape, zodat deze gemakkelijk kan worden afgerold.

En dus, wat begon als plakband en een aantal zeer gelukkige autoschilders is nu een industrie op zich. Zelfklevende tapes hebben de metalen skeletten van zeppelins omwikkeld om corrosie te voorkomen. Ze hebben ten minste één maanlander geïsoleerd en Apollo 11-astronauten geholpen bij het uitvoeren van enkele reparaties op de maan aan het spatbord van hun maanmodule [bronnen:ACS, NASA]. Ze houden achteruitkijkspiegels op auto's en zorgen ervoor dat miljoenen scrapbookers hun haar niet uittrekken wanneer hun plaatsing een millimeter verwijderd is [bron:3M].

Drukgevoelige lijmen geven ons zelfs Post-It-briefjes. Het is geen stromend water. Maar het is dichtbij.

Veel meer informatie

Notitie van de auteur:Hoe plakband werkt

Bij het zoeken naar meer informatie over de tape die door NASA wordt gebruikt om een ​​maanlander te isoleren (speciaal voor dit doel ontwikkeld, met het vermogen om plakkerig te blijven door een enorm temperatuurbereik), Ik vond ook foto's van de Apollo-lander, aan elkaar geplakt met gewone oude ducttape, en kwamen een interessant fenomeen tegen:complottheoretici hebben besloten dat de aanwezigheid van ducttape op de Apollo-lander bevestigt dat de maanlanding een hoax was.

Het is waarschijnlijk een veelvoorkomend gezichtspunt, dat gereedschap dat we in huis hebben, onmogelijk kan worden gebruikt om mannen naar de maan te krijgen. En in dit geval, het was eigenlijk maar een snelle reparatie aan het spatbord van de lander, die viel tijdens de missie. Maar ducttape speelde ook een belangrijke rol bij het terugbrengen van de noodlottige Apollo 13-astronauten naar de aarde. en mijn punt is eenvoudig dit:ik heb tijdens mijn onderzoek geleerd dat plakband echt een revolutionaire ontwikkeling was [bron:Universe Today]. Volgens alle rekeningen, er is een reden waarom het Museum of Modern Art in New York plakband had in een tentoonstelling genaamd "Humble Masterpieces" en Richard Drew werd opgenomen in de National Inventors Hall of Fame.

Ter verdediging van drukgevoelige kleefstoffen, als de maanlanding nep was, ducttape is daar waarschijnlijk geen bewijs van.

gerelateerde artikelen

  • Hebben mensen ooit echt lintwormen gegeten om af te vallen?
  • Hoe bandrecorders werken
  • Is het mogelijk om een ​​auto met lijm in elkaar te zetten?
  • Wat maakt superlijm zo super?

bronnen

  • "Maanstof en ducttape." Wetenschapsnieuws van NASA. 21 april 2008. (20 februari, 2013) http://science.nasa.gov/science-news/science-at-nasa/2008/21apr_ducttape/
  • Petkewich, Rachel. "Plakband." Amerikaanse Chemische Vereniging. 15 okt. 2007. (6 februari, 2013) http://cen.acs.org/articles/85/i42/Adhesive-Tape.html
  • "Scotch® transparante tape." American Chemical Society (ACS) Nationaal chemisch monument. 19 september 2007. (6 februari, 2013) http://portal.acs.org/portal/acs/corg/content?_nfpb=true&_pageLabel=PP_SUPERARTICLE&node_id=764&use_sec=false&sec_url_var=region1&__uuid=e443b46b-9773-43b1-b84850-3ea07c2484e4ea07c2484e4ea07c2484e4
  • "De plakkerige waarheid over plakband." The Human Touch of Chemistry (THToC). (6 februari, 2013) http://humantouchofchemistry.com/everyday.php?action=view&nid=54
  • "Oppervlakte-energie en bevochtiging." Lijmen.org. (9 feb. 2013) http://www.adhesives.org/adhesives-sealants/adhesives-sealants-overview/structural-design/surface-energy-and-wetting
  • "Soorten drukgevoelige lijmen." ThomasNet. (6 februari, 2013) http://www.thomasnet.com/articles/adhesives-sealants/types-of-pressure-sensitive-adhesives
  • "van der Waals Bonding." Hyperfysica. (9 feb. 2013) http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/chemical/waal.html
  • "van der Waals-troepen." Encyclopedie Britannica. (9 feb. 2013) http://www.britannica.com/EBchecked/topic/622645/van-der-Waals-forces
  • "Wat is precies het fysieke of chemische proces dat plakband plakkerig maakt?" Wetenschappelijke Amerikaan. (6 februari, 2012) http://www.scientificamerican.com/article.cfm?id=what-exactly-is-the-physi

Meer >

Meer >

Hoofdlijnen

  1. Laat mijn brein me dingen kopen die ik niet nodig heb?
  2. Kankerwetenschappers ruiken de genen achter Durians Famous Stink
  3. Hoe kan iemand 11 dagen wakker blijven?
  4. Waarom zijn mensen hun staart kwijtgeraakt?
  5. Waarom verplaatsen chloroplasten zich in Elodea?
  6. Waarom zingen mensen onder de douche?
  7. De functies van de linker temporale kwab
  8. Wat is de neurochemie van geluk?
  9. Hoe u een mRNA-reeks kunt berekenen

Wetenschap