אלסטומרים

בחירת אלסטומר

למרות ש”אלסטומר” משמש בדרך כלל כמילה נרדפת ל”גומי”, זהו באופן רשמי סוג של פולימר שאותו ניתן לשנות למצב שבו יש מעט זרימה פלסטית והתאוששות מהירה או כמעט מושלמת מהפעלת כוח, ועם שחרור מיידי של הלחץ, יחזור כמעט לצורתו המקורית. בהתאם להגדרה של האגודה האמריקאית לבדיקות וחומרים (ASTM – American Society for Testing and Materials) למונח “אלסטומר”, חיוני שיתקיימו התנאים הבאים: *חלק עשוי אלסטומר לא יישבר בעת מתיחתו בכ- 100%. *לאחר שנמתח ב- 100%, הוחזק במצב זה במשך 5 דקות ואז שוחרר, עליו להתכווץ לגודל שאינו שונה ביותר מ- 10% מאורכו המקורי בתוך 5 דקות לאחר השחרור.

התנגדות לתווך

המונח “תווך” (media) כפי שהוא משמש לכל אורך מדריך זה, מציין את החומר המוחזק על ידי האטם הטבעתי (O-ring). התווך עשוי להיות נוזל, גז או תערובת של שניהם. הוא אף יכול לכלול גם אבקות או מוצקים. ההשפעה הכימית של התווך על האטם הטבעתי היא בעלת חשיבות עליונה. אסור שהתווך ישנה את המאפיינים התפקודיים או יקצר את תוחלת החיים של האטם הטבעתי. יש להימנע מפגיעה מוגזמת באיכותו של האטם הטבעתי. עם זאת, קל לטעות בנקודה זו. מידה משמעותית של התכווצות בנפח גורמת בדרך כלל לנזילות מוקדמות של כל אטם טבעתי, בין אם סטטי או דינמי. מצד שני, תרכובת המתרחבת במידה מוגזמת, או מפתחת שינוי משמעותי בקושיות, בחוזק במתיחה, או בהתארכות, בין עם תכונות אלה גדלות או פוחתות, תמשיך במקרים רבים לפעול היטב כאטם סטטי, למרות תוצאות בדיקה לא טובות על תרכובות אלסטומריות. הצעד הראשון בבחירת החומר הנכון, הוא לבחור אלסטומר המתאים לסביבה הכימית.

תרכובת

תרכובת היא תערובת של פולימר(ים) בסיסי(ים) וכימיקלים אחרים היוצרים חומר גומי מוגמר. ליתר דיוק, המונח ‘תרכובת’ מתייחס לשילוב מסוים של מרכיבים המותאם למאפיינים הייחודיים הדרושים לאופטימיזציה של הביצועים למטרה מסוימת. הבסיס של תכנון תרכובות הוא בחירת סוג הפולימר. מרכיב התרכובות יכול להוסיף לאלסטומר גורמי חיזוק, כגון שחור פחם, פיגמנטים של צבע, חומרי גיפור או וולקניזציה, activators, plasticizers, מאיצים, אנטי-אוקסידנטים, או תוספים נוגדי קרינה. עשויים להיות מאות שילובים שכאלה.

הפיסיקה שלגומי

גומי מורכב משרשראות ארוכות של מולקולות בעלות כיוון אקראי. שרשראות אלו חשופות להסתבכות ולקישור הדדי. להסתבכויות אלו יש השפעה משמעותית על תכונות הקשורות לצמיגות ולאלסטיות כגון מאמץ והרפיה. כאשר גומי חשוף ללחץ או אנרגיית מאמץ, מתרחשות התארגנויות פנימיות כגון סיבוב והתארכות של שרשראות הפולימר. שינויים אלה מתרחשים כפונקציה של האנרגיה המופעלת, משך ושיעור ההפעלה כמו גם הטמפרטורה שבה מופעלת אנרגיה זו. תקן ISO 1629 מזהה 25 סוגים אלסטומריים. פרק זה עוסק בסוגי החומרים השונים המשמשים בייצור אטמים טבעתיים (O-rings).
Elastomer ASTM
NBR Nitrile
EPM EPR
CR Neoprene
VMQ Silicone
FVMQ Fluoro silicone
EU Urethane
FKM Fluoro carbon
FFKM Perfluoro carbon
FEP encapsulated
GENERAL

Hardness (Shore “A”) 1 
20/ 90
30/90
15/95
20/90
35/80
60/95
50/95
65/90
–
Temp. range °F/°C max. 1 
230/110
266/130
248/120
446/230
446/230
176/80
410/210
620/326
400/205
Temp. range °F/°C min 1 
-30/-35
-67/-55
-49/-45
-67/-55
-76/-60
-22/-30
-40/-40
-4/-20
-76/-60
Compression Set 2 
B
C
C
A
B
E
C
B
E
Wear Resistance 2 
C
C
C
E
E
A
C
C
E
Gas Permeability 2 
C
C
C
E
E
B
C
C
E
Air
E
B
C
A
B
C
B
A
+
Alcohol
B
A
B
B
B
U
E
A
+
Aldehydes
U
B
U
C
U
U
U
Bfi
+
Aliphatic Hydrocarbons
C
U
E
E
A
C
A
A
+
Alkalis
B
A
C
B
B
B
C
A
+
Amines
B1
B1
B1
E1
B1
U
U
Bfi
+
Animal Fats
B
U
C
C
A
C
B
A
+
Aromatic Hydrocarbons
D
U
D
U
B
D
A
A
+
Esters, Alkyl Phosphate (Skydrol)
U
B
U
C
U
U
U
A
+
Esters, Aryl Phosphate
U
A
U
C
B
U
A
A
+
Esters, Silicate
C
U
E
U
B
U
A
A
+
Ethers
U
E
U
U
E
E
U
A
+
Halogenated hydrocarbons
U
U
U
U
B
E
A
A
+
Inorganic Acids
E
C
B
B
B
U
A
A
+
Ketones
U
A
A
C
A
U
U
B
+
Mineral Oil, high analine fats
B
U
C
C
B
A
A
A
+
Mineral Oil, low analine fats
B
U
U
E
B
B
A
A
+
Organic Acids
C
C
C
B
B
U
C
A
+
Silicone Oils
A
A2
A
E
E
A
A
A
+
Vegetable Oils
A
U
C
B
B
E
A
A
+
Water / Steam
C
A
E
E
E
U
B.
C4
+
אלסטומרים , אטמים, אטמי גומי
כותב המאמר: מרים מאירי, מנכ”ל גומספיד פתרונות אטימה בע”מ