פיתוח אבן קיסר – הסיפור שלא סופר / פרופ' משה נרקיס

פרופ' נרקיס, מגדולי חוקרי הפולימרים והפלסטיק בישראל אמון על פיתוח אבן קיסר. פיתוח הנחשב כאחת ההצלחות הגדולות בישראל. זהו סיפורו.

פרולוג

משה נרקיס, פרופסור אמריטוס בפקולטה להנדסה כימית בטכניון וחוקר בעל שם בתחום ההתנהגות של חומרים פלסטיים קיבל את הדוקטורט שלו בשנת 1966. מאז, הוא שימש במשך שנים ארוכות כמרצה בטכניון והעמיד דורות של מדענים, חוקרים ואנשי מקצוע בתחום הנדסת החומרים הפלסטיים. מתחילת שנות השמונים של המאה הקודמת, ובמשך כשלושים שנה, היה ממפתחי אבן קיסר ושימש כיועץ לחברה שהוקמה בשנת 1987. זהו סיפורו.

פרק א' – תחילתו של רעיון

בשנות החמישים של המאה העשרים הוקם בקיבוץ שדות ים מפעל ריצוף שהשתמש בחול ים ובגיר כחומרי גלם עיקריים. לאחר שנקלע לקשיים עלו מחשבות עתידיות לגבי כיווני התפתחותו.  "בשנת 1967 הגיע למשרדי בטכניון עמוס אמיר (1925-2014) מקיבוץ שדות ים, וסיפר לי על מפעל המרצפות בקיבוץ, שהיה במצב קשה, לדבריו", מספר נרקיס. "כבר אז היה לו חלום על מפעל חדש לייצור מרצפות על בסיס של פולימר וגיר, והוא נשמע נלהב מהרעיון. התחלנו לעבוד במעבדתי בטכניון, ביחד עם אריק קסטנר ועם עליזה צור, על מערכת פוליאסטר/גיר, ומהר מאד מצאנו שהיה צורך במתקן הרעדה שבלעדיו לא ניתן היה להתקדם. לפיכך, הפעלנו מתקן הרעדה וייצרנו כבר אז מוצרים יפים בגודל 30X30 סמ"ר. לאחר שנת פעילות מוצלחת בנושא לוחות פוליאסטר/גיר עזבתי את הטכניון ויצאתי לארה"ב. בתקופה זו התנתקתי מהפרויקט המשותף והוא נמשך כשנה נוספת ואז נפסק".

פרק ב' – הרעיון קורם עור של פוליאסטר וגידים של קוורץ

במשך השנים שחלפו המשיך מפעל המרצפות לייצר בשיטות הישנות. בשנים האלה ניסו יצרנים נוספים להגיע לפתרונות ריצוף המבוססים על פולימרים. משה נרקיס ממשיך לספר: "עמוס אמיר הפתיע אותי, שנית, כשהגיע למשרדי שבטכניון בתחילת שנות השמונים וסיפר לי שבשנים האחרונות פיתחה חברת Breton-Stone האיטלקית תהליך ייצור דומה לתהליך שפיתחנו כ-13 שנים לפני כן. הוא הציע שניסע שנינו לאיטליה ונתרשם מהפיתוח של ברטון. נסענו ושהינו כשבוע אצל החברה האיטלקית, שקיבלה אותנו בסבר פנים יפות. שם למדנו את פרטי התהליך שפיתחו. אחרי שובנו לארץ הוזמנתי להופיע בפני חברי קיבוץ שדות ים ולדווח להם על רשמיי מהביקור. למחרת התבשרתי על אישור הפרויקט: הקמת מפעל חדש של לוחות מבטון פולימרי שישתמש בחומרים מתקדמים ויחליף את מפעל המרצפות המסורתיות שהיו נפוצות באותה תקופה. הוטל עלינו להתחיל להתכונן מיד לקליטת הציוד ולהקמת המעבדה".

זמן לא רב לאחר מכן התקבלה החלטה במפעל לעבור מגיר לקוורץ, שהוא אחד המינרלים הקשים ביותר בטבע. הפיתוח הוטל על משה נרקיס במסגרת תפקידו כיועץ החברה. נאמר לו לקחת את כל הזמן שיידרש לפיתוח, דבר שאיש, כולל אותו, לא ידע להעריך, מכיוון שמדובר במערכת חומרית שונה לחלוטין מזו שפותחה לפני 13 שנים. "החלטנו להתחיל במערכת גיר/קוורץ 25/75 תוך כוונה לנסות לאחר מכן להחליף 50% מהגיר, 75% מהגיר, וכך הלאה, כדי להתקדם, ככל שניתן, לקראת החלפת מלאה של הגיר בקוורץ", מספר נרקיס. "תהליך החלפת הגיר בקוורץ נמשך כשנה, לשמחתי הצלחנו להגיע להחלפה מלאה, אך התכונות המכניות לא היו טובות דיין וכך גם מראה המוצרים. היה לי ברור שעלינו להוסיף למערכת חומר מצמיד (Coupling Agent) שיגרום להדבקת חלקיקי הקוורץ למטריצת הפוליאסטר.

בשהותי בארה"ב בשנים 1968-1970 עסקתי במערכות מרוכבות מכילות חומרים מצמידים, ובמיוחד כאלו שיכולים להתקשר כימית לפוליאסטר דרך קשרים כפולים בהשפעת פראוקסידים, וגם להתקשר פיסיקלית לחלקיקי הקוורץ שמכילים קבוצות הידרוקסיליות בשטח הפנים שלהם. השאלות המרכזיות היו עם אלו חומרים מצמידים לערוך את הניסויים, באיזה ריכוזים להשתמש, ובמיוחד, כיצד להוסיף אותם למערכת הקוורץ/פוליאסטר. הוספת המצמיד ע"י הספגת הקוורץ בתמיסת המצמיד לא הייתה ריאלית בגלל הכמויות האדירות של הקוורץ והצורך, לאחר מכן, לנדף את הממס. לפיכך, הדרך המעשית היחידה מבחינה תעשייתית הייתה לבחון אפשרות הוספת חומרים מצמידים על ידי המסתם בפוליאסטר, תוך תקווה ותפילה שהמצמיד ינדוד במהירות מהפוליאסטר הנוזלי אל פני שטח הפוליאסטר/קוורץ, ורק בהיותו שם, יעשה את המצופה ממנו, יגיב עם הפוליאסטר מצדו האחד, ועם משטחי הקוורץ מצדו השני. תהליך מעין זה, לא היה מוכח אז, במיוחד בכמויות העצומות בהן היה צורך לטפל.

ערכנו ניסויים רבים וכנראה שהתפילה עזרה. תהליך הוספת המצמיד, כלומר המסתו בפוליאסטר ללא צורך בממיס הוכח כפשוט, לאחר סדרת ניסויים לא קצרה מצאנו שויניל-סילן בשם MEMO נתן את התוצאות הטובות ביותר. כך, הגענו בסופו של דבר לפתרון מצוין עבור המערכת החומרית ועבור תנאי התהליך לייצור. תכונות המוצר החדש היו מצוינות ואף עלו על תכונות המוצר המקורי".

הפיתוח המוצלח הוביל בשנת 1987 להקמת המפעל החדש שנקרא "אבן קיסר" במקום המפעל הישן בשדות ים. "על אף שכיום ניתן למצוא פרסום של פרטים על תהליך הייצור, לפני כשלושים וחמש שנה, הייתה עבודתנו באבן קיסר חדשנית ומקורית", אומר נרקיס. "בזמנו חשבתי שהיה עלינו לרשום פטנט לתהליך שפיתחנו, אך הדבר לא נעשה. בשלב מאוחר יותר רשמנו פטנט על טכנולוגיה חדישה ליישום בתהליך הייצור, שפותחה עם רונית שמחוני, במטרה להקנות למוצר תכונות מיוחדות".

Narkis, M. and Simhony, R., “Artificial Marble and Methods”, US Patent, US Serial No 61/202, 169. (2009); PCT P-10250-PC."

פרק ג' – הרעיון מקבל בית

תכונות הקוורץ הציבו אתגרים רבים למכונות העיבוד, שנדרשו להתמודד עם חומר קשה במיוחד. היה צורך לבצע התאמות רבות של הציוד ושל החומרים כדי לעמוד בקצב הייצור ובזמני האספקה הנדרשים. לחברת אבן קיסר החדשה היו דרכים מקוריות לבחון את התאמתם של מוצריה החדשים כפי שמספר נרקיס: "כשבנינו את ביתנו בשכונת דניה בחיפה פנה אלי עמיר רותם, מנכ"ל אבן קיסר דאז, והציע שנמלא את הבית במוצרי החברה. לאמיתו של דבר קצת חששתי להיות שפן ניסיון למוצר, על אף שהאמנתי בו. רעייתי, פרופ' נאוה נרקיס, תמכה מאד בהצעת עמיר, וכך היה". הבית רוצף כולו (כ- 250 מ"ר) בריצוף אבן-קיסר בעובי 10 מ"מ. כל האריחים בעובי 20 מ"מ עשויים גם הם אבן-קיסר, למעשה, נראים הלוחות כבעלי עובי 40 מ"מ וזאת כתוצאה של הדבקת סרגלים לאורך היקפם החיצוני (תמונה 1). משה מציין שלוחות הריצוף ולוחות השיש שהותקנו לפני  25 שנה נראים אף כיום כחדשים.

אפילוג

פרופ' משה נרקיס שימש כיועץ למפעל אבן קיסר במשך כשלושים שנה. בשנת 1994 הציעה הנהלת המפעל את פרופ' משה נרקיס ואת הקבוצה שעבדה אתו בפיתוח אבן-קיסר כמועמדים לפרס קפלן עבור פיתוח תעשייתי חדשני ומקורי. נציגי וועדת הפרס ביקרו במפעל, למדו את הנושא והחליטו על הענקת הפרס למפתחים (תמונה 2). הטקס נערך בכנסת ישראל בנוכחות ראש הממשלה, יצחק רבין ז"ל (תמונה 3).

כיום מפעל אבן-קיסר מייצר לוחות מקוורץ טבעי בתוספת פיגמנטים ופולימרים והוא נחשב לאחד המפעלים המצליחים בארץ.

תודות

במשך 30 שנות עבודתו כיועץ המפעל מתחילת דרכו הייתה למשה נרקיס הזכות לעבוד עם רבים. משה מבקש להזכיר כאן במיוחד את הר"מ, ומתנצל אם שכח מישהו:

עמוס אמיר ז"ל, מנכ"ל;

ויבדלו לחיים ארוכים:

• אריק קסטנר,MSc, הנדסה כימית, הטכניון
• עליזה צור, BSc, הנדסה כימית, הטכניון
• מנחם הררי, מנכ"ל
• עמיר רותם, מנכ"ל
• אהוביה לוצקי, מנכ"ל
• מיקי בורמיל MSc
• יוסי אחימס, מנכ"ל
• אורנה ברויאר, PhD
• רונית שמחוני, MSc
• יעקב גל, מנהל מעבדה. רותי הראל, מעצבת מוצר. טלי וגמן, וצאלה ניר, טכנאיות

הערה:

נוסח רחב של המאמר, שכולל קטע מפורט שנכתב ע"י מיקי בורמיל, ניתן לקבל ממשה נרקיס  [email protected]