El punto de partida para entender la adhesión es que todos los materiales se adhieren entre sí debido a las fuerzas interatómicas. Como experimento mental, tomemos dos trozos de hierro con superficies perfectamente lisas, es decir, lisas hasta la escala atómica, y presionémoslos. La unión desaparece y tienes una sola pieza continua de hierro, por lo que la fuerza de adhesión es básicamente la fuerza de fractura del hierro.
Pero en la vida cotidiana no vemos que todo se pegue a todo lo demás, y la razón es que las superficies reales son rugosas a escala atómica. Por eso, cuando pones el bolígrafo sobre el escritorio, el área real de contacto del bolígrafo con el escritorio es minúscula. Así que, aunque el bolígrafo se adhiere al escritorio donde toca, lo hace en un área tan pequeña que la fuerza adhesiva es insignificante.
Sin embargo, si pones un líquido entre el bolígrafo y el escritorio, el líquido puede fluir en las irregularidades de las dos superficies, por lo que ahora tienes un contacto esencialmente perfecto entre el bolígrafo y el líquido y el líquido y el escritorio. Ahora, cuando intentes levantar el bolígrafo, estarás separando el líquido y esto requerirá algo de fuerza. Para un líquido fino como el agua, la fuerza es pequeña, pero si pones el bolígrafo en un charco de melaza o alquitrán, de repente verás que el bolígrafo se pega al escritorio con bastante fuerza.
La razón por la que esto es relevante para la cinta Scotch es que la cinta Scotch está recubierta de un material llamado poliisobutileno y es esto lo que provoca la adhesión al igual que el charco de melaza pega tu bolígrafo al escritorio. Como la mayoría de los polímeros, las propiedades del poliisobutileno son muy variables y pueden modificarse cambiando aspectos como el grado de reticulación. Si el grado de reticulación es alto y el peso molecular es elevado, se obtiene una goma sólida, mientras que si el grado de reticulación es bajo y el peso molecular es bajo, se obtiene un líquido fino. La combinación de estas propiedades hace que sea extremadamente pegajoso, ya que puede mojar ambas superficies, pero es lo suficientemente fuerte como para resistirse a que lo separen.
Espero que lo anterior haya respondido a tu primera pregunta, y también te da la respuesta a tu segunda pregunta. Si tiras de la cinta lateralmente, estás intentando romper todo el poliisobutileno en la zona de contacto y esto requiere mucha energía. Si se tira de la cinta, sólo se separa el poliisobutileno en una línea fina donde la cinta sale del sustrato, por lo que se necesita mucha menos energía.
En cuanto a tu tercera pregunta, no sé si hay normas industriales para la adhesión de la cinta de butilo, aunque supongo que debe haberlas. Sospecho que el experimento sería difícil, ya que se obtendrían resultados bastante variables, a menos que se controlen muy bien las condiciones experimentales. En principio, la adhesión estará relacionada con las propiedades viscoelásticas del poliisobutileno, aunque hasta donde yo sé nadie ha llegado con una descripción cuantitativa de la relación.
