Ducttape

Achtergrond

Duct-tape is een textieltape die aan de ene kant is gecoat met een polyethyleenhars en aan de andere kant met een zeer kleverige lijm op rubberbasis. In tegenstelling tot andere tapes, geeft de stoffen achterkant de ducttape sterkte, maar kan deze gemakkelijk worden gescheurd. Duct-tape is ook zeer kneedbaar en kan op een groot aantal verschillende oppervlakken hechten. Hoewel het in de eerste plaats is ontworpen voor gebruik in luchtkanalen en soortgelijke toepassingen, hebben consumenten een breed scala aan toepassingen voor dit populaire product ontdekt. Het kan worden gebruikt voor een aantal huishoudelijke reparatiewerkzaamheden, als bevestigingsmiddel in plaats van schroeven of spijkers en bij auto-onderhoud. Van sneeuwscooters is zelfs bekend dat ze ducttape op hun neus aanbrengen om bevriezing en zonnebrand te voorkomen. Het product heeft zoveel belangstelling gewekt dat er boeken en websites zijn gewijd aan het onconventionele en vaak komische gebruik ervan. Bijvoorbeeld Het Duct Tape-boek beschrijft hoe je ducttape kunt gebruiken om schorten en trampolinehoezen te maken.

Geschiedenis

Er zijn tegenstrijdige berichten over de geschiedenis van ducttape. Volgens Manco, Inc. (maker van DuckTm Brand-tape) is het gemaakt door Permacell - een divisie van Johnson en Johnson - tijdens de Tweede Wereldoorlog in de jaren veertig. Andere experts beweren dat het tapeproduct in de jaren twintig werd uitgevonden door onderzoekers van de 3M Company, onder leiding van Richard Drew. De meeste accounts zijn het er echter over eens dat Permacell tijdens de oorlog ducttape heeft geperfectioneerd. Met behulp van ultramoderne technologie ontwikkelde hun onderzoeksteam een ​​proces om meerdere lijmlagen te combineren op een met polyethyleen gecoate stoffen rug. Sommigen zeggen dat dit vroege product de bijnaam "eendentape" kreeg omdat het water afstootte zoals de veren van vogels of omdat het stoffen gaas was gemaakt van eendendoek.

Ongeacht de oorsprong, het leger vond veel toepassingen voor ducttape. Een van de vroegste toepassingen was om munitiekisten bij elkaar te houden. Om deze reden noemden soldaten het 'pistooltape'. De luchtmacht vond andere toepassingen voor het product en ducttape werd gebruikt om kanonpoorten op vliegtuigen te bedekken om de luchtwrijving tijdens het opstijgen te verminderen. Net als veel andere militaire producten was ducttape oorspronkelijk olijfgroen gekleurd, maar na de oorlog werd het veranderd in de meer bekende zilverkleur. Fabrikanten begonnen het op de markt te brengen aan huishoudelijke consumenten die een verscheidenheid aan nieuwe toepassingen ontdekten. De tape is gemakkelijker te gebruiken en net zo effectief als schroeven en bouten als het gaat om het bij elkaar houden van het soort leidingwerk dat wordt aangetroffen in nieuwe huizen met geforceerde luchtverwarming.

Naarmate de vraag van de consument groeide, begonnen marketeers hun tapes op een meer consumentvriendelijke manier te verpakken. Volgens Manco waren zij het eerste bedrijf dat de ducttape in krimpfolie verpakt en labelde, zodat het gemakkelijk op displayplanken kon worden gestapeld. Deze verpakkingsverbetering maakte het voor shoppers gemakkelijker om onderscheid te maken tussen de verschillende kwaliteiten. In 1999 verkocht Manco elk jaar ongeveer 5.900 short tons (5.352 metrische ton), of 246.217 mijl (396.240 km), aan tape.

Ontwerp

Duct-tape is ontworpen voor verschillende toepassingen op basis van de kwaliteit. De kwaliteit wordt bepaald door de combinatie van het lijmtype en de sterkte van het dragermateriaal. De sterkte van de stoffen stof hangt af van het aantal draden dat het bevat; dit getal bepaalt de scheursterkte van het doek. Tape van militaire kwaliteit heeft bijvoorbeeld een scheursterkte van 18 kg, terwijl de sterkte van minder dure tapes in het bereik van 9 kg ligt. Tape die is ontworpen voor gebruik door de federale overheid, moet voldoen aan een lange specificatiegids van 12 pagina's die de sterkte en andere factoren dicteert. Commerciële kwaliteiten zijn minder veeleisend en worden doorgaans geclassificeerd als nuts, algemeen gebruik of premium kwaliteit. Andere speciale kwaliteiten zijn onder meer "nucleaire tape", die wordt gebruikt in reactoren en een "200 mijl (322 km) per uur" tape die speciaal is ontworpen voor raceauto's.

Grondstoffen

Katoenen mesh

Katoen mesh vormt de ruggengraat van ducttape. Het zorgt voor treksterkte en maakt het mogelijk om de tape in beide richtingen te laten lopen. Doek met een strakker weefsel en een hoger aantal draden is van een hogere kwaliteit, biedt meer sterkte en geeft een schonere scheur. Een tape van topkwaliteit kan een draadtelling hebben van 44 x 28 draden per vierkante inch. Dienovereenkomstig is tape gemaakt met deze stof duurder. Het katoenweefsel wordt een "web" genoemd wanneer het over de coatingmachines wordt verspreid.

Polyethyleen coating

De katoenen stof is gecoat met polyethyleen, een plastic materiaal dat het beschermt tegen vocht en slijtage. Deze kunststof coating is flexibel en zorgt ervoor dat de tape beter hecht op onregelmatige ondergronden. Het polyethyleen wordt gesmolten en in een voorbereidende bekledingsbewerking op het weefsel aangebracht. Het gecoate weefsel wordt vervolgens op rollen opgeslagen totdat de fabrikant klaar is om de lijm aan te brengen.

Lijmverbinding

De lijm die in ducttape wordt gebruikt, is om twee redenen uniek. Ten eerste is de lijm zelf geformuleerd met rubberverbindingen die zorgen voor een langdurige hechting. Andere tapes gebruiken meestal zelfklevende polymeren die niet zo bindend zijn. Ten tweede wordt de lijm in een veel dikkere laag op het substraat aangebracht dan op cellofaan of maskeertapes. Ook dit dient om de hechtende eigenschappen van de tape te vergroten.

Het fabricageproces

Lijmsamenstelling

• 1 De op rubber gebaseerde lijm die in ducttape wordt gebruikt, wordt bereid in een meerstapsproces. In de eerste stap wordt de lijm gecompoundeerd in een mixer die bekend staat als een Branbury-type mixer, bestaande uit een roestvrijstalen tank uitgerust met een stoommantel om de compound te verwarmen en een mixer met hoog koppel. De rubberverbindingen worden in korrelvorm geïntroduceerd, vervolgens verwarmd en gemengd totdat ze gesmolten en homogeen zijn. Andere ingrediënten worden toegevoegd aan de mengtank zoals gespecificeerd in de formulering. Deze omvatten kleverigmakende middelen, viscositeitsmodificatoren, antioxidanten en andere hulpstoffen. Het uiteindelijke mengsel is dik maar glad genoeg om naar een opslagtank te worden gepompt die is aangesloten op de coatingapparatuur.

Lijm aanbrengen

• 2 De lijm en het weefsel worden gecombineerd met behulp van geavanceerde coatingapparatuur. Eerst wordt de lijm verder zacht gemaakt door warmte op een walsmolen. Een walsmolen bestaat uit dicht bij elkaar gelegen holle walsen die zijn gemaakt van zwaar roestvrij staal. De rollen zijn bevestigd aan tandwielen met een hoog koppel en een motor die ze met een ingestelde snelheid laat draaien. De temperatuur van de rollen wordt geregeld door er continu water doorheen te pompen. De bovenrol wordt op een temperatuur van 260°F (127°C) gehouden en de middenrol wordt op 100°F (38°C) gehouden. De cilinders worden op hun plaats vastgezet, zodat er slechts een kleine opening tussen zit. Terwijl de rollen draaien, wordt het rubbermengsel in deze ruimte gevoerd. De gegenereerde wrijving verwarmt en verzacht het rubber. Deze opstelling maakt het mogelijk dat de gesmolten lijm een ​​dun vel vormt over het oppervlak van de rollen.
• 3 Het doek wordt vervolgens via een andere set rollen in de coatingmachine gevoerd. Het loopt tegen de derde rol (vastgehouden op 93°C [199°F]) die in contact is met de lijm. Tijdens dit proces, ook wel coating genoemd, wordt de lijm op het doek overgebracht. Door de openingen tussen de rollen te regelen, kan de machinist bepalen hoeveel lijm op het doek wordt aangebracht. Als de lijm klaar is, wordt het stoffen rugmateriaal - dat is voorbehandeld met polyethyleen - van de opslagrol en op de coatingrollen gevoerd. Als het rugmateriaal in contact komt met de derde rol, A. Drukgevoelige tapekalender met drie rollen. B. Zelfklevende kalender met twee rollen. C. Polyethyleen en zelfklevende kalender. D. Kalender voor textieltape gecoat met polyethyleen. pakt wat lijm van de transferrol. Dit proces dat wordt gebruikt om dergelijke zware lijmen aan te brengen, staat bekend als kalanderen. Coatings zo dun als 0,002 in (0,05 mm) kunnen worden gebruikt, maar ze worden minder uniform onder 0,004 in (0,Imm). Deze fluctuaties treden op omdat de rollen tijdens het draaien een kleine mate van buiging ondergaan. Dit creëert ongelijke openingen tussen de rollen die variaties in het coatinggewicht over de baan veroorzaken.
• 4 Na het coaten wordt het tapeweefsel op grote kartonnen kernen gewikkeld. Wanneer er voldoende tape is gecoat en de rol vol is, wordt deze van de as verwijderd en verplaatst naar een ander gebied waar deze op de juiste maat kan worden gesneden. Deze opslagrollen zijn ongeveer 5 ft breed en 3 ft in diameter (152 cm x 91 cm).

Respoolen en splitsen

• 5 Nadat het coatingproces is voltooid, kunnen de rollen op hun uiteindelijke maat worden gesneden. Dit wordt gedaan door de grote rollen "af te spoelen" of af te wikkelen op een machine die is uitgerust met een reeks messen. De messen snijden het web in smallere segmenten die vervolgens op kleinere kartonnen kernen worden gewikkeld. Dit proces staat bekend als 'slitten'.

Verpakkingshandelingen

• 6 In deze laatste fase worden de rollen ducttape verpakt voor verkoop. Ze zijn meestal in krimpfolie verpakt, afzonderlijk of in pakketten van twee of drie. Deze pakketten worden vervolgens in dozen gedaan en op de markt gebracht voor verzending.

  Afhankelijk van de fabrikant kunnen de hierboven beschreven stappen door middel van automatisering worden gecombineerd tot minder stappen. Permacell gebruikt bijvoorbeeld een op zichzelf staand apparaat dat de lijm mengt, verwarmt en vastmaakt op de rug. Met deze methode kan de lijm worden bereid zonder vervuilende oplosmiddelen.

Kwaliteitscontrole

Duct-tape moet voldoen aan een reeks standaardtests beschreven door de American Society for Testing and Materials. Deze methoden meten twee belangrijke eigenschappen van de lijm:de kleefkracht (die bepaalt hoe goed de tape aan een ander oppervlak hecht) en de cohesiesterkte (die aangeeft hoe goed de lijm aan de stoffen achterkant blijft plakken). Een veelgebruikte methode om deze eigenschappen te evalueren, is het aanbrengen van de tape op een gestandaardiseerde roestvrijstalen plaat en vervolgens het meten van de kracht die nodig is om het af te scheuren. De plaat wordt vervolgens onderzocht om te bepalen hoeveel van de lijmresten er nog achterblijven. De zelfklevende coating zelf wordt gecontroleerd om te evalueren hoe goed deze aan de achterkant hecht. Omstandigheden waarbij de lijm een ​​residu achterlaat, staan ​​bekend als kruipen, haarscheuren, sijpelen en bloeden. Kwaliteitscontroletechnici letten ook op fisheyes, de term die wordt gebruikt om een ​​ongelijkmatige toepassing van lijm te beschrijven.

Naast de standaardtests heeft elke fabrikant zijn eigen gepatenteerde methoden voor het evalueren van zijn producten. Bedrijven kunnen bijvoorbeeld het breekpunt van de ducttape meten. Anderen beoordelen het "scrunch"-geluid van de tape terwijl deze afrolt, omdat consumenten denken dat een luidruchtige afzetterij van de rol een teken van kracht is. Andere tests zijn ontworpen om quick stick te meten. Een manier om dit te doen is door pingpongballen op tapestroken te schieten met de plakkerige kant naar boven om te meten hoe ver ze rollen voordat ze worden tegengehouden door de tape.

Ondanks de reputatie van ducttape op het gebied van superieure hechting, is uit testen van onafhankelijke onderzoekers gebleken dat de tape niet zo goed werkt als bedoeld. In 1998 evalueerden onderzoekers Max Sherman en lain Walker van het Lawrence Berkeley National Laboratory van het Department of Energy 12 verschillende soorten ducttape. Ze ontwierpen een versnelde verouderingstest die de temperatuuromstandigheden van een huis of kantoorgebouw nabootste van nacht tot dag en van winter tot zomer. Ze gebruikten een reeks standaard vingerverbindingen die een kleinere buis met een grotere verbond. Ze wikkelden elke testverbinding met een ander merk ducttape en evalueerden de afdichting onder temperatuur- en vochtigheidsomstandigheden die vergelijkbaar waren met die van verwarmings- en airconditioningsystemen in huis. De onderzoekers deden ook een bake-test waarbij de sample joints op hogere temperaturen werden gebakken. De meeste geteste verbindingen leken volgens de onderzoekers voor 50% of meer te lekken. Hun testresultaten toonden ook aan dat een groot deel van de tapes niet functioneerde wanneer de temperatuur onder het vriespunt (32 °F [0 °C]) of boven 200 °F (93 °C) kwam. De tape-industrie betwistte deze bevindingen echter en beweerde dat hun tapeproducten voor een optimale efficiëntie moeten worden ondersteund door kragen of klemmen.

De Toekomst

Milieu- en prijsoverwegingen stimuleren onderzoek om nieuwe lijmformuleringen te identificeren tegen lagere kosten - de algemene prijs voor een rol van 2 in (5 cm) brede, 50 yd (46 m) rol universele ducttape is ongeveer drie dollar - die een hoge functionaliteit behouden zonder schadelijk te zijn voor het milieu. Bovendien zorgen marketingoverwegingen voor productverbeteringen. Als reactie op de kritiek dat ducttape niet goed werkt bij extreme temperaturen, creëren fabrikanten geavanceerdere formuleringen die speciaal zijn ontworpen om bestand te zijn tegen sterke schommelingen van hitte en kou. Voor het eerst worden er formele normen gecreëerd speciaal voor ducttape voor gebruik op flexibel leidingwerk. Tapefabrikanten steunen dit plan omdat ze denken dat certificering door Underwriters Laboratories (een organisatie voor het testen van productveiligheid) hun verkoop zal stimuleren.