אלסטומרים בטכנולוגיה: כיצד הם משנים את פני העולם המודרני?

מי שעוסק בכימיה של חומרים מודרניים לתעשייה נתקל במונחים רבים, חלקם יוצאי דופן – אחד מהם הוא "אלסטומרים". בתחום הייצור זהו סוג בולט של חומרי גלם נפוצים. מהם חומרים מיוחדים אלה? האם מדובר בסוג של גומי? ומהם היתרונות המיוחדים של יצירת תרכובות שונות של אלסטומרים? לפניכם מדריך קצר לנושא מעניין ושימושי זה.

מה זה אלסטומרים?

בעולם הייצור נעשה שימוש במגוון רחב של חומרי גלם, לעיתים בפני עצמם ולעיתים בשילוב של חומרים שונים. חלק מחומרי הגלם האלה הם חומרים טבעיים, כגון ברזל, בעוד שאחרים הם חומרים מלאכותיים כגון פלסטיק. החומרים שידועים בשם אלסטומרים הם פולימרים, אשר עמידים למתיחה וחוזרים לצורתם המקורית לאחר שחרור המתיחה. הפרמטרים המדויקים של המתיחה והעמידות בה מוגדרים בתקנים שונים, אך זהו הרעיון הכללי. מבחינה לשונית, השם "אלסטומר" הוא שילוב של המילים "אלסטי" ו"פולימר" (או Elastic Polymer). היום תעשיית הפלסטיק פורחת, כולל מפעלים מתקדמים ובולטים בתחום זה בארץ, כך הדבר גם לגבי אלסטומרים. הפולימרים עצמם הם חומרים מיוחדים המבוססים על מולקולות ענק שלהם חלקים פנימיים החוזרים על עצמם.

מהם המאפיינים של אלסטומרים?

לאלסטומרים יש מאפיינים רבים, מאחר שהם חומר מלאכותי שאפשר להכין בהתאם לדרישות שונות. הינה כמה דוגמאות להיבטים מרכזיים מאוד בתכונותיהם:

• יכולת מתיחה – המאפיין המרכזי המבטא את גמישות האלסטומר הוא המידה שבה אפשר להאריך את האובייקט ביחס לאורכו המקורי.
• עיוות – אם ועד כמה אובייקט המבוסס על האלסטומר מתעוות (באופן קבוע) לאחר חזרה ממתיחה.
• עמידות בפני מתיחה – עד איזו רמת כוח אפשר להפעיל שלאחריה החומר ייקרע.
• תנאי שימוש – מוצרים מבוססי אלסטומרים מפותחים ומיוצרים במטרה לפעול בסביבות מסוימות. בהתאם לכך האלסטומר שיהיה בשימוש יתאים לתנאים אלה, מהיבטים כגון טווח הטמפרטורות שבהן הוא מתפקד כנדרש. זאת בין אם אלה תנאי סביבה רגילים שבהם חיים בני אדם או תנאים יותר או פחות יוצאי דופן.
• פלסטיות – אלסטומר עלול להיות בנוי כחומר תרמופלסטי שאפשר להתכה חוזרת בטמפרטורה מסוימת וחוזר להיות מוצק כשהוא מתקרר. חומרים אלה מכונים בשם Thermoplastic elastomers (TPE). אלסטומר עלול גם להיות בנוי כ-thermoset – חומר המקבל צורה פעם אחת ואמור להישאר בה לתמיד. למעשה, תרמוסט הוא סוג האלסטומרים העיקרי. במקביל, TPE מספק יתרונות של אלסטומר ושל חומרים תרמופלסטיים והדבר נחוץ ושימושי למטרות רבות.

מהי התרכובת הנמצאת באלסטומרים?

אלסטומרים מורכבים קודם כל, כפי שהזכרנו קודם לכן, מפולימר בסיסי. נוסף לכך, עשויות להיות מגוון רחב של תוספות שונות שמוסיפים לו כדי להשיג מטרות בהתאם לצורך. לצורך הדוגמה, אפשר להוסיף לאלסטומר גופרית באמצעות תהליך ותיק המחזק את החומר המכונה גיפור (vulcanization). דוגמה נוספת הן תוספים מסוג Plasticizers שעשויים לשפר את תכונות האלסטומר בטמפרטורות נמוכות. כמו כן, נפוץ השימוש בסיליקון, בפחמן, בחמצן ובמימן.

3 עובדות על אלסטומרים

1. אלסטומר אינו גומי – למרות הדמיון בינו לבין גומי, ואף שלעיתים מכנים אותו כך בטעות, אלסטומר אינו גומי. ההבדל העקרוני בין השניים הוא שגומי הוא חומר גמיש בצורה טבעי, בעוד שאלסטומר הוא חומר גמיש בצורה מלאכותי.
2. גם אורינג לא בהכרח עשוי מגומי! – שימוש נפוץ מאוד באלסטומרים הוא בטבעות מסוג "אורינג". אלה טבעות איטום המשתלבות במוצרים מסוגים רבים. הטבעות נראות ו"מתנהגות" כאילו הן עשויות מגומי, אבל זה לא בהכרח המצב.
3. אלסטומר משתלב טוב בפלסטיק – מפעל פלסטיק איכותי המספק אפשרויות רבות בתחום הזרקת הפלסטיק יציע גם הזרקת חומרים נוספים, כולל אלסטומרים מסוגים שונים. למעשה, פולימר הוא רכיב הבסיס של הפלסטיק, אם כי הפלסטיק כמובן שונה מאלסטומרים לפחות בכך שהוא אינו גמיש.

מהם היתרונות של התרכובת?

תרכובות מאפשרות לקבל חומר בעל שילוב התכונות המדויק הדרוש לכם. זאת מהיבטים כגון צבע, חוזק או עמידות בפני חומרים ותנאי סביבה שונים. מאחר שאלסטומרים הם חומרים מלאכותיים, ייצורם כולל לא מעט עיסוק בתרכובות שונות. למשל תוספת פחמן לשם חיזוק האלסטומר או נוגד חמצון לשם שיפור אורך החיים שלו. אפשר לראות את התועלות של גמישות התכונות הזאת בתעשיות מודרניות רבות, למשל בתעשיית הרכב. צמיגי מכוניות נראים כאילו הם מבוססים על גומי, אך למעשה הם מבוססים על מגוון חומרים כולל אלסטומרים. עוד שימוש נפוץ בהם בתעשייה זו הוא לייצור מגבי שמשות לרכב. בתחום החשמל, אלסטומרים יכולים לשמש כמבודדים לכבלים חשמליים. לאלסטומרים יש גם יכולת טובה יחסית של ספיגת זעזועים. זו אחת הסיבות לכך שרואים אותם מיושמים בציוד ספורט, כולל נעלי ספורט. בפסי ייצור, מחסנים ועוד, אלסטומרים הם חלק ממסועים, תודות לעמידותם הרבה לאורך זמן. רואים אותם בשימוש גם בייצור מוצרים רבים נוספים, כגון כפפות, בתחום הבנייה בחומרי איטום למיניהם ועוד.

לסיכום

לצד הפלסטיק, אלסטומרים הם חומר מלאכותי חשוב ביותר. מבחינת גמישות ולצד הגומי הוותיק, הם משמשים אפשרות חשובה נוספת ליישומים ולמוצרים שבהם נדרשת גמישות.