לא על הלוטוס לבדו 

חברת כפרית פיתחה לאחרונה יריעה עם אפקט סופר הידרופובי באמצעות שימוש בתרכיזים שונים מוגני פטנט. כפרית רואה פוטנציאל ביישומים רבים לפיתוח זה, ולהערכתה יש לטכנולוגיה יתרונות רחבים לשימוש בתעשיית הפלסטיק 

תמונה 1: פני השטח המחוספסים של יריעה עם תכונות סופר הידרופוביות כפי שנראים תחת המיקרוסקופ.

חישבו על יריעות נקיות ושקופות, ללא טיפות מים, לכלוך ואבק או חומרים אחרים המצטברים על היריעה. דמיינו אריזות מזון ללא לחות, גם בלי שימוש ב-AF. שוו בנפשכם יריעות שרינק הנשארות נקיות למרות חשיפתן לתנאי מזג האוויר.  

נשמע דמיוני, נכון? חברת "כפרית", בתמיכתו האקדמית של פרופ' עמוס אופיר, חוותה לאחרונה פריצת דרך משמעותית באמצעות פיתוח מערכת משולבת של תרכיזים המקנים ליריעה תכונות סופר הידרופוביות המאפשרות לקבל תכונות אלו בעזרת שימוש בחומר גלם בעת יצור המוצר עצמו ולא רק בעזרת ציפויים שונים.

הכול טמון בזווית המגע 

זווית המגע מגדירה את יכולת ההרטבה של משטח ע"י נוזל, בד"כ מים. כאשר טיפת המים תשתטח ותכסה שטח מקסימלי על המשטח, זווית המגע תהיה קטנה מ-90 מעלות והמשטח ייחשב הידרופילי. ככל שהטיפה תתכדר יותר, שטח המגע יהיה קטן, זווית המגע תהיה גדולה מ-90 מעלות והמשטח ייחשב הידרופובי, דוחה מים. במקרים בהם יש דחיה גדולה, וזווית המגע עולה על 150 מעלות, המשטח יחשב כסופר הידרופובי. במקרה זה, טיפות המים תתגלגלנה מאליהן על המשטח כמו כדורים קטנים, ובדרך גם תסחפנה איתן שאריות לכלוך ואבק, והמשטח יישאר נקי וללא לחות. 

הכי קל ללמוד מהטבע (או מאלוהים) 

על מנת ללמוד מה משפיע על זווית ההרטבה נביט רגע אל הטבע. עלי הלוטוס סופר הידרופוביים ומראים חספוס ברמה המיקרונית. מכאן למדנו כי הידרופוביות לא תלויה רק בדחיה של החומרים אלא גם בטקסטורת פני השטח. חיקוי של מצב זה, ע"י הקניית חספוס למשטח, תקרב אותנו לתכונות סופר הידרופוביות. אלו ישרתו אותנו במגוון תחומים: יצמצמו הצטברות מים, ימנעו חלודה, יאפשרו תכונות של ניקוי עצמי למשטח, ימנעו התפתחות עובשים ועוד. כמו כן המערכת מיועדת לתת מענה לתכונת קלות הריקון. תכונה זו חשובה מאוד לנו כצרכנים ויותר מכך תאפשר שמערכות אחסון של נוזלים שונים יתרוקנו באופן טוב יותר ויאפשרו למחזר אותן באופן אפקטיבי יותר שכן כמות השאריות תפחת משמעותית. 

ציפויים סופר הידרופוביים – פתרון זמני בלבד 

אולם מה שבא לטבע בקלות, לא בהכרח מגיע בקלות לאדם. חברות רבות מנסות להמציא תוסף או ציפוי המקנים למשטחים שונים את האפקט הסופר-הידרופובי. הקושי הגדול הוא להשיג השפעה ארוכת טווח של האפקט הסופר הידרופובי. ציפויים כאלו פותחו עם השנים, אולם הם נוטים להיעלם עם הזמן עקב שחיקה או זליגה של תוספים החוצה.  

פתרון חדש לקבלת יריעה סופר הידרופובית  

לאחר מחקר נרחב פיתחה כפרית שני סוגי תרכיזים המקנים תכונות הידרופוביות. האחד מכיל תוסף המקנה דחייה של מים מפני השטח. השני, מכיל תוסף זה בשילוב עם מקציף במטרה להקנות גם חספוס מיקרוני (תמונה 1). ביריעות המכילות את התרכיז ההידרופובי נמדדו זוויות הקרובות ל- 130 מעלות בהשוואה ל- PE ללא טיפול. לעומת זאת, ביריעה המכילה גם מקציף נראו תכונות סופר הידרופוביות עם זווית מגע הנושקת ל-150 מעלות. הרכבי התרכיז הסופר הידרופובי נרשמו בפטנט מטעם החברה (Patent Pending). 

תכונות מעבר האור של היריעה עם המקציף היו ירודות במקצת אולם מעבר האור נשמר מעל 90%, לצד אפקט חלבי ליריעה עם Haze של 100-50 (כתלות בעובי היריעה הכוללת). בדיקות מכאניות הראו כי הוספת ההרכבים השונים לא פוגעת בחוזק ובהתארכות של היריעה.  

בכוונת החברה לבחון בתקופה הקרובה את ישימות המערכת בחלקים מוזרקים וכן את השפעתה על פולימרים שונים אחרים. קיימת עוד עבודה רבה לעשות לשמחת צוות הפיתוח של כפרית. חלק ניכר מהמחקר בוצע ביחד עם פרופסור עמוס אופיר וזה המקום להודות לו על תרומתו לפריצת הדרך בתחום.  

נשמע כי קיימת בשורה אמיתית בתחום הסופר הידרופוביות ורתימת האפקט לטובת הפלסטיק. ללוטוס לא נותר אלא להשלים עם העובדה כי הוא כבר לא הסופר הידרופובי היחיד בסביבה.

תמונה 2: ייצור מעבדתי של יריעה תלת שכבתית מבוססת LDPE ו- LLDPE עם תרכיז סופר-הידרופובי.

למידע נוסף:  

רועי לוי, 054-648-7367, [email protected]