Kleeftrek

Karel Knip

Fotodienst NRC Handelsblad NRC Handelsblad

Ergens tussen 1900 en 1920 moet het plakband zijn bedacht dat de plakker van vandaag zo gewoontjes voorkomt. In 1901 bracht apotheker Oskar Troplowitz het leukoplast op de markt dat nog steeds bestaat. Het was een kant en klare, voorgesneden pleister met een dragermateriaal (backing) van katoen en een kleefmassa die helder wit was van het zinkoxide dat erin was opgenomen. De kleefmassa zal wel een soort latex zoals gutta percha zijn geweest, want dat had, zoals de meeste natuurlijke latexen, een formidabele kleefkracht. Wel kon het de gevoelige huid irriteren maar daar hielp het zinkoxide tegen.

Halverwege de jaren twintig is er dan opeens de Amerikaan Dick Drew die voor het schuurpapierbedrijf 3M werkt. Hij ziet hoe de enorme kleefkracht van het dan in gebruik zijnde zware plakband een probleem is: autospuiters die er delen van autokoetswerk mee afplakken trekken vaak de onderliggende lak los als ze de tape weer verwijderen. Zo kwam Drew op het idee om ‘masking tape’ te gaan maken (op basis van crèpepapier) die juist wat makkelijker was los te trekken. Het succes van veel plakband wordt nog steeds vooral bepaald door de geringe kleefkracht, sowieso een voorwaarde als je het op rollen verkoopt.

In de jaren dertig kwam plakband op de markt waarin de backing van katoen was vervangen door mooi glanzend, doorzichtig en veerkrachtig cellofaan. 3M kwam als eerste met doorzichtig Scotch tape en in 1937 was er Sellotape. De cellulose is na de oorlog vervangen door allerlei synthetische plastics die minder vochtgevoelig waren.

Nog steeds is er een groot verschil tussen plakband met een backing van vormvast linnen of katoen en een van soepel verend plastic. Dat laatste kan bijvoorbeeld gaan telescoperen als het niet helemaal spanningloos op de rol is gewikkeld, of onder invloed van vocht en warmte alsnog spanning ontwikkelde. Het centrale deel van de plakbandrol werkt zich daarbij langzaam uit de omhullende bandmassa omhoog en vormt al doende een smerig kleverig torentje.

Een typische eigenschap van het plakband op basis van cellofaan en synthetische plastics is dat de tape zich subiet elektrisch oplaadt als hij met een ruk wordt losgetrokken van de rol. Het is een krachtig effect dat op de kortegolf van een draagbare radio als geknetter is te horen. In het donker is te zien dat er licht bij ontstaat. De statisch opgeladen tape trekt zonder pardon allerlei klein vuil uit de omgeving aan en het gevolg is dat de herkomst van Sinterklaascadeautjes meestal is af te leiden uit de as, haren en huidschilfers die zich onder het plakband bevinden.

Een ander effect van de statische oplading is dat het losse eindje plakband zich bijna altijd automatisch vastzuigt aan de rol. Wie geen dispenser in gebruik heeft (en wie heeft nu een dispenser in gebruik) moet na elk plakwerkje dat losse eind weer lospeuteren van die rol. Is dat al ergerlijk, nog ergerlijker is het effect dat hier op de foto is vastgelegd: heb je eenmaal een stukje los waaraan te trekken valt dan scheurt het meestal op zo’n ongelukkige manier verder dat de twee scheuren samenvloeien en je opeens een losse waardeloze driehoekige snipper in je hand hebt.

Ontelbaar velen zullen hebben aangenomen dat dit effect aan eigen onhandigheid te wijten was. Ze dachten dat alleen zij te kampen hadden met plakband dat steeds opnieuw ging vastzitten en daarna op een stomme manier losscheurde. Maar beide verschijnselen volgen fysische wetmatigheden.

Het ongelukkige scheureffect is op 1 mei verklaard in Nature Materials door een groep fysici en wiskundigen onder aanvoering van Eugenio Hamm uit Santiago (Chili). Zij noemden het het ‘wallpaper problem’ omdat het gekmakend verschijnsel ook optreedt bij het lostrekken van papieren behang. En bij nog zoveel anders, zoals het lospeuteren van de schil van de klassieke perzik (de harige nectarine).

Het stuk van Hamm c.s. combineert een paar mooie waarnemingen met een heel aannemelijke verklaring en mondt tenslotte uit in een formule die verrassend simpel is. De waarneming is dat de twee scheuren die uiteindelijk steeds in één punt samen komen meestal volmaakt recht zijn en dat de hoek tussen die twee constant is. Dat wil zeggen: dezelfde tape op dezelfde ondergrond (bijvoorbeeld een glazen ruit, zoals op de foto) levert steeds dezelfde tophoek op. Verandert men tape en/of ondergrond dan verandert de hoek. De hoek is een materiaaleigenschap.

Hamm c.s. vonden de formule die aangeeft hoe de tophoek valt te berekenen uit vijf andere gegevens met behulp van een energiebalans. De energie die aan tape wordt toegevoerd als je er al scheurend een stuk van los trekt kan zich over drie veranderingen verdelen: het loskomen van de kleeflaag, de elastische vervorming van de tape en ten slotte de breuk (het scheuren). De feitelijk afleiding is nogal lastig omdat het scheuren (een langzame vorm van breken) zo’n uniek proces is. Maar na afloop ligt er een formule voor waarin de tophoek een functie blijkt te zijn van slechts drie materiaaleigenschappen: buigstijfheid, plakkracht en de energie die het breken/scheuren per eenheid van doorsnede eist. Verder is er een omgekeerde evenredigheid met de dikte van de tape: hoe dikker die is hoe kleiner de tophoek. Bovendien is er – natuurlijk – nog een empirisch te bepalen constante die zorgt voor de aansluiting tussen de verschillende eenheden. Die constante blijkt prettig constant.

Donders knap is het, daar gaat niets van af, maar wel jammer dat het onderzoek niet resulteert in het aanwijzen van een tape die scheurt met een oneindig kleine tophoek. Waar het artikel ook aan voorbijgaat is de vraag of de snelheid waarmee getrokken wordt nog van invloed is op het scheurproces. Wie een prijssticker met een ruk los trekt van het kaft van een boek trekt de helft van het kaft mee. Wie het langzaam doet spaart het boek. Tot verpleegsters lijkt dat nog niet doorgedrongen maar ook van materiaalonderzoekers is wat dat betreft nog weinig vernomen.

Zie ook web.mit.edu onder ‘wallpaper’.