덕트 테이프

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배경

덕트 테이프는 한 면이 폴리에틸렌 수지로 코팅되어 있고 다른 면에는 매우 끈적거리는 고무 기반 접착제가 코팅된 천 테이프입니다. 다른 테이프와 달리 천 뒷면은 덕트 테이프의 강도를 제공하면서도 쉽게 찢어집니다. 또한 덕트 테이프는 가단성이 뛰어나 다양한 표면에 부착할 수 있습니다. 주로 공기 덕트 및 이와 유사한 응용 분야에 사용하도록 설계되었지만 소비자들은 이 인기 있는 제품의 광범위한 용도를 발견했습니다. 나사나 못 대신 패스너로, 자동차 유지 보수에 여러 가정 수리 작업에 사용할 수 있습니다. 설상차 운전자는 동상과 일광 화상을 방지하기 위해 코에 덕트 테이프를 붙이는 것으로 알려져 있습니다. 이 제품은 너무 많은 관심을 불러일으켰고, 이 제품의 독창적이고 종종 우스꽝스러운 용도에 관한 책과 웹 사이트가 있습니다. 예: 덕트 테이프 북 덕트 테이프를 사용하여 앞치마와 트램폴린 덮개를 만드는 방법을 설명합니다.

연혁

덕트 테이프의 역사에 대해 상충되는 설명이 있습니다. Manco, Inc.(DuckTm Brand 테이프 제조업체)에 따르면 이 테이프는 1940년대 제2차 세계 대전 중 Johnson and Johnson의 한 부서인 Permacell에서 제작했습니다. 다른 전문가들은 테이프 제품이 Richard Drew가 이끄는 3M Company의 연구원들이 1920년대에 발명했다고 주장합니다. 그러나 대부분의 계정은 Permacell이 전쟁 중에 덕트 테이프를 완성했다는 데 동의합니다. 그들의 연구팀은 최첨단 기술을 사용하여 폴리에틸렌 코팅 천 지지대에 여러 층의 접착제를 결합하는 프로세스를 개발했습니다. 어떤 사람들은 이 초기 제품이 새의 깃털처럼 물을 튕겨내거나 패브릭 메쉬가 오리 천으로 만들어지기 때문에 "덕 테이프"라는 별명을 얻었다고 합니다.

그 기원에 관계없이 군대는 덕트 테이프의 많은 용도를 발견했습니다. 초기 응용 프로그램 중 하나는 탄약 상자를 함께 고정하는 것이 었습니다. 이 때문에 군인들은 그것을 "총 테이프"라고 불렀습니다. 공군은 이 제품의 다른 용도를 찾았고 덕트 테이프는 이륙 중 공기 마찰을 줄이기 위해 비행기의 총 포트를 덮는 데 사용되었습니다. 다른 많은 군용 제품과 마찬가지로 덕트 테이프는 원래 올리브 그린 색상이었으나 전쟁 후 더 친숙한 은색으로 변경되었습니다. 제조업체는 다양한 새로운 용도를 찾은 가정 소비자에게 이 제품을 마케팅하기 시작했습니다. 테이프는 강제 공기 난방을 사용하는 새 가정에서 볼 수 있는 종류의 덕트를 함께 고정할 때 나사와 볼트만큼 사용하기 쉽고 효과적입니다.

소비자 수요가 증가함에 따라 마케팅 담당자는 보다 소비자 친화적인 방식으로 테이프를 포장하기 시작했습니다. Manco에 따르면, 그들은 전시 선반에 쉽게 쌓일 수 있도록 덕트 테이프를 수축 포장하고 라벨을 붙인 최초의 회사였습니다. 이러한 포장 개선으로 쇼핑객이 다양한 등급을 쉽게 구별할 수 있습니다. 1999년까지 Manco는 매년 약 5,900쇼트톤(5,352미터톤) 또는 246,217마일(396,240km)의 테이프를 판매했습니다.

디자인

덕트 테이프는 등급에 따라 다양한 용도로 설계되었습니다. 등급은 접착 유형과 기재의 강도의 조합에 따라 결정됩니다. 천의 강도는 천에 포함된 실의 수에 따라 다릅니다. 이 숫자는 천의 찢김 강도를 결정합니다. 예를 들어, 군용 등급 테이프의 찢김 강도는 18kg(40lb)인 반면 저렴한 테이프의 강도는 9kg(20lb) 범위입니다. 연방 정부에서 사용하도록 설계된 테이프는 강도 및 기타 요소를 지시하는 12페이지의 긴 사양 가이드를 준수해야 합니다. 상업용 등급은 덜 까다롭고 일반적으로 유틸리티, 범용 또는 프리미엄 등급으로 분류됩니다. 다른 특수 등급에는 원자로에 사용되는 "핵 테이프"와 경주용 자동차용으로 특별히 설계된 "시간당 200마일(322km)" 테이프가 있습니다.

원자재

면 메쉬

면 메쉬는 덕트 테이프의 중추를 형성합니다. 인장 강도를 제공하고 테이프를 양방향으로 톰할 수 있습니다. 짜임새가 더 촘촘하고 실 수가 많은 천은 품질이 더 좋고 강도가 더 높으며 찢어짐이 더 깨끗합니다. 프리미엄 품질 테이프는 제곱인치당 44 x 28 스레드의 스레드 수를 가질 수 있습니다. 따라서 이 직물로 만든 테이프는 더 비쌉니다. 면직물은 코팅 기계 전체에 퍼져 있을 때 "웹"이라고 합니다.

폴리에틸렌 코팅

면직물은 습기와 마모로부터 보호하는 플라스틱 소재인 폴리에틸렌으로 코팅되어 있습니다. 이 플라스틱 코팅은 유연하고 테이프가 불규칙한 표면에 더 잘 접착되도록 합니다. 폴리에틸렌은 용융되어 예비 코팅 작업에서 직물에 적용됩니다. 그런 다음 코팅된 직물은 제조업체가 접착제를 적용할 준비가 될 때까지 롤에 보관됩니다.

점착제

덕트 테이프에 사용되는 접착제는 두 가지 이유로 독특합니다. 첫째, 접착제 자체는 장기간 접착을 보장하는 고무 화합물로 공식화됩니다. 다른 테이프는 일반적으로 바인딩이 아닌 접착성 폴리머를 사용합니다. 둘째, 접착제는 셀로판이나 마스킹 테이프에 사용되는 것보다 훨씬 더 두꺼운 코팅으로 기재에 적용됩니다. 이것은 또한 테이프의 접착 특성을 증가시키는 역할을 합니다.

제조 공정

접착제 배합

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1 덕트 테이프에 사용되는 고무계 접착제는 다단계 공정을 거쳐 제조됩니다. 첫 번째 단계에서 접착제는 혼합물을 가열하기 위한 스팀 재킷이 장착된 스테인리스 스틸 탱크와 높은 토크 혼합기로 구성된 Branbury 유형 혼합기로 알려진 혼합기에서 혼합됩니다. 고무 화합물은 펠렛 형태로 도입된 다음 용융되고 균질해질 때까지 가열 및 혼합됩니다. 배합물에 명시된 대로 다른 성분이 블렌드 탱크에 추가됩니다. 여기에는 점착제, 점도 조절제, 항산화제 및 기타 보조제가 포함됩니다. 최종 혼합물은 두껍지만 코팅 장비에 연결된 저장 탱크로 펌핑될 만큼 충분히 부드럽습니다.

접착 응용 프로그램

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2 정교한 코팅 장비를 사용하여 접착제와 원단을 결합합니다. 먼저, 롤러밀에서 열을 가하여 접착제를 더욱 부드럽게 합니다. 롤러 밀은 헤비 게이지 스테인리스 스틸로 만들어진 밀접하게 배치된 중공 롤러로 구성됩니다. 롤러는 고토크 기어와 설정 속도로 회전시키는 모터에 부착됩니다. 롤러의 온도는 롤러를 통해 지속적으로 물을 펌핑하여 제어됩니다. 상단 롤러는 260°F(127°C)의 온도로 유지되고 중앙 롤러는 100°F(38°C)로 유지됩니다. 실린더는 제자리에 고정되어 실린더 사이에 작은 간격만 존재합니다. 롤러가 회전하면서 고무 화합물이 이 공간으로 공급됩니다. 마찰로 인해 고무가 가열되어 부드러워집니다. 이 배열은 용융된 접착제가 롤러의 표면을 가로질러 얇은 시트를 형성하도록 합니다.

3 그런 다음 천이 다른 롤러 세트를 통해 코팅기에 공급됩니다. 접착제와 접촉하고 있는 세 번째 롤러(93°C[199°F]에서 유지)에 대해 작동합니다. 코팅이라고 하는 이 과정에서 접착제가 천으로 옮겨집니다. 롤러 사이의 간격을 제어하여 기계 작업자는 천에 얼마나 많은 접착제를 적용할지 결정할 수 있습니다. 접착제가 준비되면 폴리에틸렌으로 사전 처리된 천 지지 재료가 보관 롤에서 코팅 롤러로 공급됩니다. 받침재가 세 번째 롤러와 접촉함에 따라 A. 3롤 감압 테이프 캘린더. B. 2롤 접착식 캘린더. C. 폴리에틸렌 및 접착식 캘린더. D. 폴리에틸렌으로 코팅된 패브릭 테이프용 캘린더. 전송 롤러에서 일부 접착제를 제거합니다. 이러한 무거운 접착제를 적용하는 데 사용되는 이 프로세스를 캘린더링이라고 합니다. 0.002인치(0.05mm)만큼 얇은 코팅을 사용할 수 있지만 0.004인치(0.1mm) 미만에서는 균일하지 않게 됩니다. 이러한 변동은 롤러가 회전할 때 약간의 굽힘을 경험하기 때문에 발생합니다. 이로 인해 롤러 사이에 고르지 않은 간격이 생겨 웹 전체에 걸쳐 코팅 중량이 변하게 됩니다.

4 코팅 후 테이프 천을 큰 판지 코어에 감습니다. 테이프가 충분히 코팅되고 롤이 가득 차면 스핀들에서 제거되어 적절한 크기로자를 수 있는 다른 영역으로 이동됩니다. 이 보관 롤의 너비는 약 5피트, 직경은 3피트(152cm x 91cm)입니다.

리풀링 및 슬리팅

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5 코팅 공정이 완료된 후 역할을 최종 크기로 절단할 수 있습니다. 이것은 일련의 칼이 장착된 기계에 큰 롤을 "풀기" 또는 풀어서 수행됩니다. 칼은 웹을 더 좁은 부분으로 자른 다음 더 작은 판지 코어에 되감습니다. 이 프로세스를 "슬리팅"이라고 합니다.

포장 작업

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6 이 마지막 단계에서 덕트 테이프 롤이 판매용으로 포장됩니다. 그들은 일반적으로 단일 또는 2개 또는 3개의 패키지로 수축 포장됩니다. 그런 다음 이러한 패키지는 포장되어 배송을 위해 판매됩니다.

제조업체에 따라 위에서 설명한 단계를 자동화를 통해 더 적은 단계로 결합할 수 있습니다. 예를 들어, Permacell은 접착제를 혼합, 가열 및 지지대에 고정하는 독립형 장치를 사용합니다. 이 방법을 사용하면 오염을 유발하는 용매 없이 접착제를 준비할 수 있습니다.

품질 관리

덕트 테이프는 미국 재료 시험 학회에서 설명하는 일련의 표준 테스트를 충족해야 합니다. 이 방법은 접착제의 두 가지 주요 특성을 측정합니다. 접착력(테이프가 다른 표면에 얼마나 잘 접착되는지 결정)과 응집력(접착제가 천 뒷면에 얼마나 잘 접착되는지를 나타냄)입니다. 이러한 특성을 평가하는 일반적인 방법 중 하나는 테이프를 표준화된 스테인리스 강판에 붙인 다음 떼어내는 데 필요한 힘을 측정하는 것입니다. 그런 다음 플레이트를 검사하여 접착제 잔여물이 얼마나 남아 있는지 확인합니다. 접착 코팅 자체를 모니터링하여 코팅에 얼마나 잘 붙는지 평가합니다. 접착제가 잔류물을 남기는 상태를 크리핑(creeping), 크레이징(crazing), 스어징(oozing) 및 블리딩(bleeding)이라고 합니다. 품질 관리 기술자는 또한 접착제의 고르지 않은 적용을 설명하는 데 사용되는 용어인 어안을 관찰합니다.

표준 테스트 외에도 각 제조업체에는 제품 평가를 위한 고유한 방법이 있습니다. 예를 들어, 회사는 덕트 테이프의 한계점을 측정할 수 있습니다. 다른 사람들은 소비자들이 롤에서 시끄럽게 찢어지는 것이 힘의 표시라고 믿기 때문에 테이프가 풀릴 때 "딱딱"하는 소리를 평가합니다. 다른 테스트는 퀵 스틱을 측정하도록 설계되었습니다. 이를 수행하는 한 가지 방법은 탁구공이 테이프에 의해 멈추기 전에 얼마나 멀리 굴러가는지 측정하기 위해 끈적한 면이 위로 향하게 하여 테이프 스트립에 쏘는 것입니다.

덕트 테이프의 우수한 접착력에도 불구하고 독립적인 연구원이 수행한 테스트에 따르면 테이프가 의도한 대로 작동하지 않는 것으로 나타났습니다. 1998년에 에너지부 로렌스 버클리 국립 연구소의 연구원 Max Sherman과 lain Walker는 12가지 종류의 덕트 테이프를 평가했습니다. 그들은 밤에서 낮으로, 겨울에서 여름으로 가정이나 사무실 건물의 온도 조건을 모방한 가속 노화 테스트를 설계했습니다. 그들은 작은 덕트를 큰 덕트에 연결하는 일련의 표준 핑거 조인트를 사용했습니다. 각 테스트 연결을 다른 브랜드의 덕트 테이프로 감싸고 가정 난방 및 공조 시스템에서 볼 수 있는 것과 유사하도록 설계된 온도 및 습도 조건에서 밀봉을 평가했습니다. 연구원들은 또한 샘플 접합부가 더 높은 온도에서 구워지는 베이킹 테스트를 수행했습니다. 연구원들에 따르면 테스트된 대부분의 조인트는 50% 이상 새는 것으로 나타났습니다. 그들의 테스트 결과는 또한 온도가 영하로 떨어지거나(32°F[0°C]) 200°F(93°C) 이상으로 올라갈 때 테이프의 상당 부분이 작동하지 않는 것으로 나타났습니다. 그러나 테이프 업계는 최적의 효율성을 위해 테이프 제품이 고리나 클램프로 지원되어야 한다고 주장하면서 이러한 발견에 이의를 제기했습니다.

미래

환경 및 가격 고려 사항으로 인해 더 낮은 비용(너비 2인치(5cm), 50야드(46m) 롤의 다목적 덕트 테이프의 일반 가격은 약 3달러)으로 높은 기능을 유지하는 새로운 접착제 제형을 식별하기 위한 연구가 진행됩니다. 환경에 피해를 주지 않으면서. 또한 마케팅 고려 사항은 제품 개선을 주도합니다. 덕트 테이프가 극한의 온도에서 제대로 작동하지 않는다는 비판에 대응하여 제조업체는 극심한 열과 한랭 변동을 견딜 수 있도록 특별히 설계된 보다 발전된 공식을 만들고 있습니다. 처음으로 유연한 덕트 작업에 사용할 덕트 테이프에 대한 공식 표준이 만들어지고 있습니다. 테이프 제조업체는 Underwriters Laboratories(제품 안전 테스트 기관)의 인증이 매출을 높일 것이라고 믿기 때문에 이 계획을 지원합니다.