כל מה שרציתם לדעת על גומי – ולא העזתם לשאול

רבים מאיתנו היו מברכים על ידע מעמיק יותר בתחום הגומי, אולם הכשרה מסודרת אינה קיימת והנושא נשאר חבוי לרובנו. על מנת לצמצם פערים, שוחחנו עם איתן יצחקי מסופרגום וקיבלנו קורס מזורז על חומרי הגלם

תמונה 1: (מלמעלה, ומימין לשמאל) צמיג לרכב מתערובת SBR, כפפות להגנה כימית ואב"כ מגומי בוטילי, חגורת מנוע מגומי נאופרן, O-Ring אופייני מגומי ניטרילי, עקב קת לנשק עשוי HNBR, צינור רדיאטור מ-EPDM, צינור רדיאטור לחום גבוה וסביבה חומצית, אטמי ויטון לשמן וחום גבוה, צנרת סיליקון, ציפוי פלורוסיליקון לצנרת טורבו, ידית אחיזה מפוליאוריתן.

רבים מהמומחים הגדולים לחומרים תרמופלסטיים מתחילים לגמגם כאשר הם נשאלים שאלה על גומי. "תראו, זה לא בדיוק פלסטיק רגיל…", הם אומרים, והמהדרים אף מתחילים להסביר את ההבדל המהותי בין  חומרים תרמופלסטיים לאלסטומרים ולתרמוסטיים.

אולם המציאות מכתיבה לרבים מאיתנו עיסוק עם מוצרי גומי. הם קיימים כמעט בכל מכשיר או מכונה,   מקבלים אותם מיצרן הגומי, ואם לא עובדים איתם נכון – הם יכולים לגרום לכשלים חמורים במוצר הסופי. כך אנחנו מוצאים את עצמנו, מנסים לתכנן מוצר גומי או לעשות הנדסה הפוכה למוצר קיים, ומפענוח הכשלים המופיעים בדרך מבינים עד כמה חסר לנו ידע בנושא חומר הגלם – הגומי.

על מנת ליישר קו פנינו לסופרגום, אחת מיצרניות הגומי המובילות בישראל, בכדי לקבל קורס קצר ברזי חומרי הגלם השונים המופקים מגומי. זה הזמן להודות לאיתן יצחקי, מהנדס כימיה בכיר, CTO בחברת סופרגום, על שיעור מאלף.

כל יצרן גומי גדול הוא בעצם קומפאונדר שמייצר את חומרי הגלם

גומי כחומר גלם הוא פולימר המכיל קשרים כפולים שבתהליך הייצור עובר תהליך גיפור, מקבל קשרי צילוב בין שרשראות הפולימר והופך לאלסטומר – פולימר תרמוסטי בעל תכונות אלסטיות.

חומרי הגומי השונים בנויים למעשה מתערובות המכילות כעשרה ואפילו עשרים מרכיבים נוספים מלבד הפולימר הבסיסי, כאשר כל מרכיב משפיע על תכונות שונות של המוצר הסופי. כך, לצד המטריצה הפולימרית העיקרית ניתן למצוא מצלבים שונים, מלאנים, מגפרים, ממריצים, משריינים, פיגמנטים, איניציאטורים, שמנים, חומרי פיח ותוספים אחרים. תפקידם של התוספים הוא להקנות לגומי תכונות מסויימות – צבע, חוזק, שיפור גמישות, עמידות בתנאי סביבה, כימיקלים ומזג אוויר, עמידות בשחיקה ובליה, שיפור קשיחות ועוד. בהתקשרות עם יצרן גומי מסתמכים למעשה על הידע הנצבר אצלו לגבי תערובות. על מנת לסבר את האוזן נספר כי בסופרגום, לדוגמא, פותחו כבר למעלה מאלף תערובות שונות והמספר רק הולך וגדל עם כל דרישה לפיתוח מוצר מיוחד.

פרשנו עבורכם את סוגי התערובות הנפוצות

גומי טבעי (NR)

תמונה 2: בולם זעזועים מגומי טבעי.

גומי הוא אלסטומר טבעי ומקורו מעץ הגומי "פארה" במזרח. השימוש בגומי כאלסטומר החל בסביבות 1840 ועד למלחמת העולם הראשונה היה הגומי היחיד בתעשייה. האמרה "מקושי צומחים" נכונה שבעתיים עבור גומי טבעי. עץ הגומי מפיק שרף מיוחד עם פציעתו, סינון המים מהשרף משאיר אותנו עם הגומי הטבעי. תכונותיו מובילות אותו לצמרת חומרי הגומי השונים.

תכונות בולטות:

• בליעת אנרגיה נמוכה, תכונה חשובה ביותר בצמיגים.
• גמיש וחזק, מתארך עד פי 15 מאורכו.
• עמיד בשחיקה, לחצים ומאמצים.
• שימושים נפוצים: צמיגים, בולמי זעזועים, גומיות ובלונים, חומרי אטימה, צינורות גמישים וסיבי טקסטיל.

כל הסוגים הבאים מלבד הגומי הטבעי נקראים גומי סינתטי ומיוצרים בתעשייה הכימית מנפט גולמי. פיתוחם הואץ במלחמת העולם השנייה ע"י הגרמנים שחששו מניתוק קו אספקת הגומי מהמזרח. נפרט כאן עליהם.

סטירן בוטאדיאן (SBR)

צמיג לרכב מתערובת SBR

גומי סינטטי בעל מחיר נמוך ושימושיו מוגבלים.

תכונות בולטות:

• מחיר נמוך.
• עמידות טובה לשחיקה.
• תכונות מכאניות טובות.
• עמידות נמוכה לחום, שמנים וכימיקלים שונים.
• אינו מתאים לשימוש תחת קרינת UV.
• שימושים נפוצים: צמיגים, גומי לעיסה, בולמי זעזועים, אטמים, דבקים, רצועות מסוע.

בוטיל (IIP)

כפפות להגנה כימית ואב"כ מגומי בוטילי

פותח בשנת 1943, קו-פולימר עם יכולות אטימה מצוינות לגזים (שני סדרי גודל בהשוואה לחומרים אחרים).

תכונות בולטות:

• עמידות גבוהה לגזים, למים, אוזון ומזג אוויר.
• עמידות טובה לחומצות ובסיסים.
• גמישות בינונית. בליעת אנרגיה גבוהה.
• עמידות טובה לשחיקה.
• בידוד חשמלי מעולה.
• שימושים נפוצים: פנימיות לאבוב ולצמיגים, צינורות גז, מסכות אב"כ, אטמים לאב"כ ולתרופות, ציפוי פנימי למכלים, בידוד גגות ובריכות.

נאופרן (CR)

חגורת מנוע מגומי נאופן

פותח במקור ע"י Du-Pont בשנת 1932. מתאים למגוון נרחב של שימושים וביניהם במקרים בהם יש צורך בעמידות לאש, גם ללא תוספים.

תכונות בולטות:

• כיבוי עצמי של המוצר בעת דליקה.
• עמידות בחום וקור, שמנים ומזג אויר.
• חוזק מכני גבוה.
• אטימות לגזים.
• אדהזיה לחומרים רבים ובמיוחד למתכות.
• פולימר מעולה לשימושים הנדסיים וצבאיים.
• שימושים נפוצים: בולמי זעזועים לטנקים, חליפות צלילה, אטמים, רצועות ודבקים.

גומי ניטרילי (NBR)

טבעות O-Ring מגומי ניטרילי

קו-פולימר המתקבל במגוון נרחב של הרכבים, מתאים בעיקר לייצור פרופילי גומי -O Ring הבאים במגע עם שמן. בתהליך השבחה כימי ניתן לבצע הידרוגנציה (הוספת מימנים) ולקבל HNBR בעל תכונות משופרות: עמידות בשמנים, באוזון, בחום ובתנאי מזג אוויר.

עקב קת לנשק עשויה HNBR

תכונות בולטות:

• עמיד בשמן ודלקים.
• עמידות בשחיקה בינונית עד טובה.
• עמידות בטווח טמפרטורות (-25°C to +100°C).
• אדהזיה לחומרים רבים ובמיוחד למתכות.
• רגיש לאוזון ודורש הגנה.
• שימושים נפוצים: אטימה וצנרת הבאה במגע עם שמן ודלקים, חלקים למערכות הידראוליות, גלילים לדפוס, קת לנשק.

EPDM

צינור רדיאטור מ-EPDM

קופולימר של אתילן ופרופילן. תכולת האתילן נעה בין 45%-75% חומר נהדר המצטיין בעמידות לכלור ודוחה מים בטווח זמן של שנים. מגופר בדרך כלל ע"י גופרית.

תכונות בולטות:

• תכונות מכאניות טובות.
• עמידות מצוינת למזג אויר ואוזון.
• עמידות בטווח טמפרטורות (-70C° to +120C°).
• עמידות טובה לחומצות ובסיסים.
• בידוד חשמלי גבוה.
• לא מתאים לשימוש בסביבת שמנים ודלקים.
• שימושים נפוצים : פרופילים לאטימה בתעשיית הרכב ובזיגוג חלונות, מוצרים לשימוש חיצוני, חיפויי גגות, ציפוי כבלים וצנרת.

Peroxide EPDM

צינור רדיאטור לחום גבוה וסביבה חומצית

תת משפחה של EPDM אשר מנגנון הגיפור שלה הוא פרוקסידי ללא גפרית. משפר את העמידות למחזורי לחיצה ומגדיל עוד יותר את אורך החיים. קיימת תוספת עלות של 30% בהשוואה ל-EPDM.

תכונות בולטות:

• עמידות משופרת לחמצן – הארכת אורך החיים.
• ערך נמוך של Compression Set.
• שימושים נפוצים: חלקים הבאים במגע עם מי שתיה, מזון ומשקאות (כולל מגע עם מוצרי חלב).

ויטון – פלורואלסטומר

אטמי ויטון לשמן וחום גובה

השם ויטון הוא שמו המסחרי של הפולימר שניתן לו על ידי Du-Pont ונדבק בו עד היום. פולימר יקר (כ-70 דולר לקילו). מתאים לשימוש בסביבות קיצון (תנאי סביבה אגרסיביים) ובמקרים בהם לא ניתן לקחת כל סיכון לכשל (מטוסים, חלליות). סוגי הויטון השונים (A, B, F) נבדלים בתכולת הפלואור וסוג הצילוב.

תכונות בולטות:

• מחיר גבוה.
• עמידות בחום עד 200 מעלות.
• עמידות גבוהה בבליית מזג אויר ואוזון.
• עמידות מצויינת לדלקים אגרסיביים, כימיקלים ושמנים.
• עמידות בפני בעירה.
• התנגדות חשמלית טובה.
• שימושים: מוצרים שונים לרכב ולכלי תעופה, מנועי סילון ותרופות.

סיליקון

צנרת סיליקון

אלסטומר סינטטי מבוסס על סיליקון מצולב עם תוספי שריון. הגומי היחידי שאינו מבוסס על שלד אטומי פחמן. פולימר נקי ללא רכיבים נוספים. קומפטבילי לרקמות גוף האדם.

תכונות בולטות:

• אינרטי ומתאים לשימוש במגע עם גוף האדם (מאושר לשימושים רפואיים).
• עמידות בטמפרטורות גבוהות עד 220 מעלות צלסיוס.
• עמידות מצויינת למזג אויר בטווח טמפרטורות רחב.
• עמידות בינונית בשמנים (לא בדלקים) .
• תכונות בידוד חשמליות מעולות.
• שימושים: אטמים, צינורות למערוכת חימום, ציוד רפואי ושתלים.

פלואורו-סיליקון

ציפוי פלורוסיליקון לצנרת טורבו

תת משפחה של הסיליקון בעלת תוספת אטומי פלואור בשלד המבנה. מקנה עמידות משופרת גם בטמפרטורות קיפאון נמוכות.

תכונות בולטות:

• עמידות מצוינת לכימיקלים, שמנים ודלקים.
• שימושים נפוצים: אטמים למערכות העובדות בהקפאה, תעשיית התעופה, שסתומים לדלק, מתאים כשכבה פנימית של צנרת פליטת גזים אגרסיביים עד ל-300 מעלות, אטמים צינוריות ומוצרים נוספים למערכות רפואיות.

פוליאוריתן

ידית אחיזה מפוליאוריתן

פולימר עם מגוון רחב של שימושים, קיים בצורה תרמוסטית ותרמופלסטית. נוח לעיבוד.

תכונות בולטות

• עמידות מצויינת בשחיקה וקריעה.
• מפגין חוזק מכאני גבוה במצב מצולב.
• עמידות תחת עומס ומאמצים.
• עמיד לחמצן ואוזון.
• שימושים נפוצים: בולמי זעזועים, חגורות למסועים, גלגלים לעגלות עם עומס גבוה (אבל לא לצמיגים), אטמים מכאנים לשחיקה.

לא על הגומי לבדו

הסבר זה על מגוון חומרי הגלם הרלוונטיים בתחום הגומי מספק לנו הצצה על מורכבות הנושא. לכל אחת ממשפחות החומרים שצוינו יש ווריאנטים שונים (לא של קורונה), משחק של תוספים ותהליכי ייצור המכוונים בצורה מדויקת יותר את התכונות הגולמיות של המטריצה הפולימרית ליישום הרצוי. לשם כך דרוש מומחה ובעל ניסיון- מהנדסי חברת סופרגום עומדים לרשות התעשייה לכל פניה או שאלה.

למידע או לייעוץ נוסף:

איתן יצחקי, CTO בחברת סופרגום ומהנדס כימיה בכיר, 03-562-2333, [email protected]