מזה שנים אנו עדים לשינוי מתמשך בהעדפת מהנדסים מתעשיות שונות לבצע חיבורים מכניים בשיטות חדשות. ניכר מעבר מובהק מחיבור וקיבוע של רכיבים באמצעים “קלאסיים” כגון ריתוך, ברגים, שגמים לשימוש בחומרי הדבקה. חומרי ההדבקה השתפרו מאד בתכונותיהם, קיים מגוון עצום של דבקים לכל מטרה המיישמים טכנולוגיות כימיות שונות.
חומרי ההדבקה נחלקים באופן עקרוני לשני סוגים – דבקים ריאקטיביים ודבקים שאינם ריאקטיביים. הדבקים הריאקטיביים הינם דבקים שבעת יישומם מתרחש תהליך כימי המשנה את מצבו הכימי של הדבק לשם ביצוע פעולת חיבור החלקים והדבקתם זה לזה. דוגמאות לדבקים ריאקטיביים הנם דבקי ציאנו-אקרילט (דבקים מהירים), דבקי אפוקסי, דבקי פוליאורתן. דבקים שאינם ריאקטיביים הנם דבקים שבעת יישומם לא מתרחש תהליך כימי, בדרך כלל בעת תהליך יישומם הם משנים את מצב צבירתם הפיסי, לדוגמה – דבק מגע או דבק פלסטי (PVA) שבעת יישומם מתנדף נוזל ממס ללא ריאקציה כימית או דבק חם שלשם יישומו מחממים את הדבק עד התכה ועם ההתקררות והתמצקות הדבק מושגת פעולת ההדבקה.
בכתבה זו נעסוק בדבקים ריאקטיביים בלבד. כאמור, דבקים אלו פועלים באמצעות ריאקציה כימית. חשוב לדעת מהו המנגנון הכימי המפעיל את הדבק כדי להבין את התנאים בהם יש לאחסן את הדבק לפני הפעלתו (בשלב זה רוצים למנוע את התהליך הכימי) וכדי להבין מהו התנאי שיפעיל את הדבק כרצוננו. הדבקים הריאקטיביים הנם דבקים מונומריים, כלומר מבחינה כימית הדבקים בצורתם הנוזלית (עוד לפני הפעלתם) הנם למעשה קבוצה גדולה מאד של “אבני לגו” זהות (מונומרים) הנמצאים בתוך מיכל הדבק. בעת יישום הדבק מתרחש תהליך כימי בו אבני הלגו מתחברות זו לזו בחיבור כימי חזק מאד ויוצרות שרשראות ארוכות המכונות פולימרים. תהליך ההדבקה כרוך איפוא ב”פילמור” של הדבק (בניגוד ל”התייבשות” של דבקים לא ריאקטיביים) דהיינו הפיכתם של כמות המונומרים העצמאיים לשרשרות פולימריות. השרשראות הפולימריות מתקשרות בקשר כימי חזק למשטחי האביזרים אותם רוצים לחבר ומתקשרות גם זו לזו ליצירת רשתות פולימריות חזקות מאד.
דבקים אפוקסיים
אפוקסי הנו שם כולל למשפחה גדולה מאד של חומרים כימיים פולימריים היכולים לשמש במגוון רחב של יישומים: דבקים, צבעים, תבניות וכדומה. האפוקסי הבסיסי (Epoxy; נקרא גם פולי-אפוקסיד) הנו שרף מונומר, כאשר מערבבים אותו עם חומר מקשה מתרחש תהליך כימי הגורם לשרף להתקשות (השרף מתפלמר לחומר תרמוסטי) ובכך לבצע את המטרה שלשמה ייושם. השרפים האפוקסיים הנפוצים ביותר נוצרים מתערובת של אפיכלורוהידרין וביספנול A. לאפוקסי הבסיסי ניתן להוסיף מגוון רחב של חומרים (מלאנים – Fillers) לשם קביעת תכונותיו של המוצר הסופי – קושיות, גמישות, עמידות בחומרים כימיים, הידבקות, בידוד/הולכה חשמלית או תרמית. גם החומרים המקשים השונים נבדלים זה מזה בתכונות שהם מאפשרים לאפוקסי ולמשך הזמן הנדרש לתהליך הפילמור שלו.
מגוון דבקי האפוקסי גדול מספור, חלקם מיועדים לשימושי הדבקה כלליים (כגון אפוקסי מהיר – 5 דקות) או כאלו שמיועדים לשימושים מיוחדים (כגון אפוקסי מוליך חשמל). הוספת מתכות לשרף האפוקסי משפרת את תכונות החוזק שלו והופכת אותו מתאים מאד לתיקון חלקי אלומיניום או פלדה כולל אפשרות לעיבוד שבבי של החלק המתוקן באפוקסי. דבק אפוקסי הנו דבק מבנה בעל חוזק גבוה המשמש בעיקר להדבקת אביזרים מחומרים שונים זה מזה, כגון- מתכת, פלסטיק, גומי, עץ ועוד. הוא מאפשר להדביק מתכת לעץ או לפלסטיק, או גומי למתכת וכד’. זמן הפילמור שלו משתנה מדקות אחדות ועד שעות ארוכות על פי צורך היישום בהתאם לסוג וכמות המלאנים בשרף ועל פי סוג החומר המקשה הנבחר. יש לשים לב כי חוזק סופי של אפוקסי (כולל אפוקסי “מהיר”) מושג רק לאחר כ 24 שעות מתחילת ערבוב השרף והמקשה. לדבקים אפוקסיים מסוגים שונים נדרשים יחסי ערבוב שונים בין השרף למקשה אשר נקבעים על ידי היצרן.
הדבק האפוקסי מסופק בדרך כלל במזרקים דו רכיביים כך שהשרף נמצא בתא אחד של המזרק והמקשה נמצא בתא השני. לחיצה אחידה על שתי בוכנות המזרקים גורמת להוצאת בו בזמן של מקשה + שרף ביחסים הנכונים. ניתן לערבב את שני החומרים ערבוב ידני אך לשם ערבוב מקצועי מומלץ להשתמש באביזר פלסטי המוברג למזרק מסוג מערבל סטטי המאפשר גם יישום הדבק ישירות על החלק להדבקה. אפוקסי מסופק גם במיכלים נפרדים של שרף ומקשה, במקרים כאלו נדרש לשקול כמות של שרף, להוסיף אליה כמות מדודה בדיוק של המקשה לערבב היטב את שני החומרים וליישם את הדבק באמצעות מרית. המגוון העצום של הדבקים האפוקסיים מאפשר למשתמש מגוון עצום של תוצאות הדבקה- חוזק, קושיות, גמישות, תאימות כימית, התאמה לרכיבים רפואיים, הולכה חשמלית, וכו’. נדרש לבחור את הדבק הנכון ליישום, בחירה נכונה תאפשר הדבקה מיטבית בדיוק על פי הצרכים שהוגדרו.
דבקים פוליאורתניים
פוליאוריתן (Polyurethane) הוא פולימר נפוץ המורכב משרשרות של מונומרים אורגניים הקשורים זה לזה בקשרים אוריתניים ליצירת הפולימר. אחד הרכיבים של הפוליאורתן הוא החומר הכימי איזוציאנט וכאשר הוא מגיב עם חומר כימי אחר המכיל לפחות שתי קבוצות הידרוקסיל (כוהל) נוצר תהליך הפילמור. הפוליאוריתן הוא לפיכך חומר דו רכיבי, כל רכיב בנפרד אינו פעיל כימית, עם יצירת מגע ביניהם וערבובם מתרחש תהליך הפילמור. ראוי לציין כי האיזוציאנט הנו חומר מסוכן, באם חומר פוליאורתני נשרף האיזוציאנטים משתחררים ויוצרים גז מסוכן לנשימה. דבקים פוליאורתניים הנם גרסה שונה מעט, ייזום תהליך הפלמור מתחיל עם חשיפת החומר (לרוב בתצורה משחתית) ללחות הטבעית שבאוויר. אדי המים יוצרים את הקשר הראשוני עם מולקולות הפוליאורתן ותהליך הפילמור מתרחש ליצירת הדבקות מבניות חזקות מאד. הפוליאוריתן מטבעו יכול לקבל צורות גימור שונות המוגדרות על ידי חומרי הבסיס המרכיבים אותו. ניתן לקבל פולימר תרמופלסטי או תרמוסטי עם תכונות פיזיקליות של מוצק קשיח או תכונות של אלסטומר רך. ניתן אף לקבלו בצורת קצף מוצר נוח מאד לתעשיית מזרונים וספוגים. ההרכב הכימי של חומרי הבסיס לפוליאורתן רחב מאוד, היחס בין המרכיבים הכימיים של חומרי הבסיס קובע את תכונות הפוליאורתן שיתקבל. אחת התכונות בהן פוליאוריתן מצטיין היא עמידה בהלמים ובטמפרטורות נמוכות. הוא מתאים ליישומים בהם נדרשת עמידות בשחיקה, קריעה (סוליות נעליים למשל), עמידות בפני אוזון, הוא עמיד בהתחמצנות ולחות.
פוליאוריתן תרמופלסטי אינו עמיד בפני דלקים וחומרים כימיים שונים (כדוגמת קטונים, אדי קיטור, אסטרים, חומצות ובסיסים חזקים), העמידות בפני קרינה אולטרה סגולית, ובפני תנאי סביבה קשים בינונית. עם זאת הפוליאורתן עמיד בפני חומצות ובסיסים מדוללים וחומרי ניקוי אורגניים. הטמפרטורה המירבית לשימוש היא עד 100 מעלות.
דבקים סיליקוניים
סיליקון (Silicone) הוא שם כולל לתרכובות פולימריות המכילות את היסוד צורן (Silicone). הסיליקון ממעט להגיב עם חומרים כימיים, עמיד בחום, גמיש, ובעל מגוון רחב של שימושים כגון: כלי מטבח, אביזרים רפואיים, חומרי אטימה, חומרי הדבקה, חומרי שימון, חומרי בידוד, שתלים. צורות אופייניות של סיליקון הן שמן סיליקון, גריז סיליקון, גומי סיליקון ושרף סיליקון. חומרי ההדבקה והאיטום הסיליקוניים מורכבים כמובן מאטומי היסוד סיליקון אך למרות השם המשותף אין זה היסוד הכימי היחיד המשתתף במשחק. משתתפים גם פחמן, מימן, חמצן, ואלמנטים אורגניים נוספים. אנו שולטים במבנה המרחבי של שרשראות הפולימר הנוצר ובאמצעות שינוי אורך השרשרת הסיליקונית חמצנית, שליטה בקבוצה האורגנית וצורת התקשרותה לאטומי הצורן, ניתן ליצור מגוון רחב של תרכובות, בעלות מגוון רחב של תכונות. התרכובות יכולות ללבוש צורה של נוזל, ג’ל, “גומי” גמיש או פלסטיק מוצק. פולימר הסיליקון הנפוץ ביותר הוא פולידימתילסילוקסן (PDMS). החומר הסיליקוני מגיב עם מולקולות של מים ובכך מותנע תהליך הפילמור. כלומר בעת יישום דבק סיליקוני הוא נחשף ללחות הטבעית של האוויר, לחות זאת היא הגורם ליצירת הפולימר שלבסוף ידביק או יאטום את הנדרש. במהלך תהליך הפילמור משתחררת חומצה אצטית (חומצת חומץ), היא הגורם לריח החמוץ האופייני בעת שימוש בסיליקון. עם זאת ראוי לציין כי עבור יישומים בהם אסור לחשוף את העבודה לחומצה (יישומים אלקטרוניים למשל) משתמשים בסיליקון בעל כימיה שונה מעט ליצירת פולימר סיליקוני ניטרלי. סיליקון זה אינו תוקף וגורם לקורוזיה והוא אף נטול ריח. השימוש בסיליקון חומצי נפוץ מאד באפליקציות ביתיות, רפואיות, דבקים וחומרי איטום.
כמה מהתכונות הנפוצות ביותר של סיליקון כוללות: בידוד חשמלי טוב, יציבות תרמית ועמידות בטמפרטורות גבוהות, דוחה ואוטם בפני מים, עמיד בתנאי סביבה קשים וקרינת UV, אדישי לחומרים כימיים, אינו רעיל.
פולימר סיליל משודרג היברידי (MS-Hybrid polymer)
פולימר סיליל משודרג היברידי (MS-Hybrid polymer) הנו שמה של משפחת חומרים המשמשים לאטימה והדבקה. החומרים הנם לרוב חד מרכיבים המתפלמרים כתוצאה ממגע עם הלחות הטבעית הקיימת באוויר במנגנון דומה לזה הפועל בחומרי סיליקון ופוליאוריתן המשמשים להדבקה ואטימה. משפחת חומרי הסיליל המשודרג מורכבת למדי וכוללת מגוון רחב של חומרים המתאימים לדרישות של אפליקציות מגוונות. החומרים מכילים תוספים שונים המאפשרים הידבקות טובה למגוון גדול של חומרים- מתכות, עץ, פלסטיק, זכוכית, אבן. קיימים חומרים בעלי רמות קושי שונות, חומרים המתאימים להדבקה או חומרים המתאימים לאטימה, חומרים הניתנים ליישום בריסוס, חומרים נוזליים מסוג Self Leveling.
החומרים מתאימים למגוון רחב של שימושים – לתחומי הבניין, הרכב ולתחומי ההרכבה הכללית. במצבם הגולמי החומרים הם משחתיים בצמיגות המשתנה בין חומר אחד למשנהו (חלק אף ניתנים ליישום בהתזה ואף נוזליים), הצבעים המקובלים הנם שחור, לבן, אפור ושקוף. חומרי הסיליל המשודרג מתאפיינים בתכונות כימיות ופיסיקליות טובות מאד המהוות שילוב תכונותיהם של הסיליקון ושל הפוליאוריתן. מתכונותיו של הסיליקון אנו מונים: יכולת אטימה מצוינת, עמידות לתנאי סביבה קשים ועמידות בקרינת-UV. מתכונותיו של הפוליאוריתן: יכולת הידבקות מצוינת למגוון גדול של חומרים, והאפשרות לצבוע עליו. הסיליל המשודרג, על אף שאינו סיליקון או פוליאוריתן, מאגד בתוכו את תכונותיהם המיוחדות ובנוסף מתאפיין ביציבות כימית וסביבתית יוצאת דופן. לסיליל המשודרג מבנה המרחבי יציב כימית במהלך שנים רבות לאחר היישום. יציבות כימית לאורך זמן ממושך הנה גורם חשוב בעת בחירת חומר איטום או ההדבקה במיוחד כאשר הוא נתון לחשיפה לתנאי סביבה קשים.
התכונות האופייניות לפולימרי הסיליל המשודרג הנן: ידידותיים לסביבה ובטוחים לשימוש – הדבקים וחומרי האיטום הללו מיוצרים ללא שימוש בממסים או חומרי גלם ותוספים מסוכנים (כגון איזוציאנטים). בעת שריפה, חומרי האיטום הללו אינם משחררים איזוציאנטים. אין כל חשש לעבוד עמם ללא אמצעי מיגון מיוחדים, קלים ליישום ונדבקים למגוון חומרים, עמידים מאד בפגעי מזג אוויר, אינם מכתימים, ניתנים לצביעה.
