חומרים המשמשים לייצור חבלים, רצועות ורתמות

חומרים המשמשים לייצור חבלים

כיום מיוצרים חבלים ממספר רב של חמרים. בטבלה הבאה מפורטות התכונות החשובות של החומרים הנפוצים:

חומר	נק' התכה (C°)	משקל סגולי	עמידות למים
ניילון 6	220	1.14	נחלש כ-30%
ניילון 6,6	250	1.14	נחלש כ-30%
פוליאסטר	270	1.38	נחלש
פוליפרופילן	160	0.89	לא נחלש
ארמיד	900(מתפורר)	1.44	נחלש קצת
HMPE(ספקטרה)	135	0.98	לא נחלש

ניילון

מידע כללי

ניילון הוא אחד מהחומרים המוכרים והנפוצים שמשמשים אותנו בחיי היום יום. ניתן למצוא אותו כמעט בכל מקום: שקיות בשוק ובסופרמרקטים, בגדים (גרבי ניילון ופליסים, למשל) וכמובן, לעניינינו, בטיפוס גלישה וחילוץ.

פוליאסטר

מידע כללי

בדומה לניילון, פוליאסטר (PET) הינו אחד החומרים הסינתטיים הותיקים וגם הוא נפוץ ביותר. גם פוליאסטר נמצא בבגדים (לייקרה - Lycra, למשל) הוא פותח באמצע שנות ה-40 בהסתמך על עבודתו של וואלאס קרות'רס, מפתח הניילון. חברה בריטית בשם "תעשיות כימיות של האימפריה" (ICI) המשיכה את המחקר וייצרה לראשונה סיב פולימרי המבוסס על אתילן טלפתלאט (ethylene terephthalate). הסיב שנוצר היה חזק כמו ניילון אך עמיד יותר בפני שחיקה ושפשוף, אינו מושפע ממים, עמיד בפני עובש ושומר היטב על צורתו בעיצוב בחום.

עם הזמן שיכללו את החומר בניסויים מורכבים ולבסוף הגיעו לחומר אשר אפשר ליצור מסיבים שלו גם חומרים פלסטיים וגם חומרים אלסטיים, עם נקודת התכה של 270°C אך בתהליך מאוד מסובך, גם מחומר זה מכינים חבלים לטג"ח אך תהליך הייצור שלו ארוך ולכן החבלים יותר יקרים.

הקבוצה האסטרית מחליפה את הקבוצה האמידית בניילון

פוליפרופילן

הפוליפרופילן הוא אחד מהחומרים שמשמשים אותנו בחיינו, תכונות החומר מאפשרות שימוש בחומר גם לתוצרים פלסטיים וגם כסיב אלסטי יותר, למשל ממנו מכינים את הכלים שניתן להכניס למדיח הכלים בשל נקודת ההתכה שלו והעמידות שלו במים הוא איננו נחלש כלל במגע עם מים (בניגוד לניילון). תחילה חשבו לעשות כלים מפוליאסטר אבל הם שינו מצב צבירה בטמפרטורת המים של מדיחי הכלים. ולכן יצרו את הפוליפרופילן.

פוליפרופילן הוא פתרון מצויין כסיב לייצור חבלים לעבודה במים. הוא אינו נחלש במגע עם מים ומשקלו הסגולי קטן מזה של המים (0.89) ולכן הוא צף גם בשהוא ספוג מים.

הפוליפרופילן מיוצר בשתי צורות דומות אך שונות במקצת, קיימות שתי מולקולות שמרכיבות את הסיב של החומר אחת סימטרית והשניה אסימטרית.

CH3 CH3

אסימטרי: ((-CH2-CH-CH2-CH-CH2-

CH3 סימטרי: (-CH2-CH-CH2-CH-CH2-) CH3

שתי המולקולות הללו יוצרות ביניהן גביש מאוד חזק אבל שונה זה מזה, אך החיבור הכימי הנוצר בינהן הוא מאוד אלסטי שיכול להגיע לרמת אלסטיות של גומי אך עם זאת הם קשרים די חלשים ולכן החבלים שיוצרים מהם יהיו בעלי כמות גדולה יותר של חומר ויותר עבים כדי שיוכלו לשאת באותו משקל וכמובן יותר יקרים.

לפוליפרופילן טמפרטורת התכה נמוכה (160°C) ולכן הוא מתאים לעבודה במים (שמקררים אותו) אך אינו מתאים לעבודה בסביבות יבשות וחמות, כמו מדבר יהודה או סיני. לקניונים יבשים, כמו אלה הנפוצים באזורנו הוא אינו מתאים.

אראמיד

גם האראמיד הוא ממשפחת הניילונים והוא כולל בתוכו את אותה שרשרת הפחמנים שכל המשפחה כוללים. לאראמיד יש שני צורות מופע שמוכרים בשוק "קבלר", "נומקס". מ"נומקס" מייצרים מוצר (בד), חסין אש שמשתמשים בו לכבאים וסרבלי טייסים כפפות וגם סרבלים למתחרי מרוצי מכוניות.

מקבלר מייצרים גם סיבים, הומצא על ידי החברה "Dupont" (שהמציאה גם את הניילון 6.6) יש לו כמה שימושים, מכינים ממנו אפודי מגן נגד כדורים, ובנוסף מכינים ממנו חבלים לעבודות טג"ח וימאות.

לקבלר יש כמה יתרונות וכמובן כמה חסרונות, חסרון גדול שלו שמאוד קשה להשתמש בו במצבו הסיבי מפני שהסיב של החומר ניראה כצמר גפן (צהוב) וקריע, אבל כאשר מלפפים כמה סיבים יחד נוצר חבל דק אבל חזק להפליא, תוצאה זו נוצרת בשל המשיכה המאוד חזקה בין גבישי החומר הנוצרים כאשר מאחדים כמה סיבים לצרור אחד. לפוליאמידים יש שתי צורות אפשריות למולקולה, מזכיר במקצת סימטרי ואסימטרי אך בכל זאת שונה:

שתיהמולקולות דומות פרט לצורה שלהן. כל מולקולה יודעת להתהפך ולהתיישר, תהליך זה יוצר חיכוך עקב כך נוצרת אנרגיה מסוימת אשר משפיעה על חוזק הקשרים וגורמת לסיבים להיות מאוד חזקים, וזאת אפשר לראות בכך שכדי להפריד או לקרועה את הסיבים דרושה אנרגיה גבוהה יותר מאשר לקרוע את אחד מהחומרים שנכתב עליהם קודם. יתרון נוסף שיש לו על חומרים אחרים שאנו משתמשים בם ליצירת חבלים הוא טמפרטורת היתוך גבוהה של °C900 (יותר נכון שהחומר איננו ניתך אלא מתפורר) וכמובן שכאשר הוא במצב מפורר הוא כבר חסר תועלת לצורכי טג"ח מפני שאין הוא יכול לשאת משקל כלל.

חיסרון: חומר קשה מאוד ומאד לא אלאסטי ולכן הוא כמעט ולא יכול לבלום אנרגיה מה שמסוכן למטפס. סיבה נוספת שבגללה לא משתמשים בו גם לצורכי גלישת מצוקים כל כיפוף בחבל מחליש את החבל כל כך שהוא יורד מתחת לתקן השימוש (2200 קילוגרם על פי UIAA) אבל ניתן להשתמש בו לצורכי תעשייה או בניית אומגות וכתחליף לכבלי מתכת, צרכים שאינם מצריכים דינאמיות וכיפוף של החבל, עקב כך יש גם בעיה לקשור אותו.

מבחינת הנוסחא הכימית יש מספר סוגי ארמידים המשמשים לייצור סיבי חבלים:

Para-linked Aramid Fiber

TECHNORA : co-poly-(paraphenylene/3,4'-oxydiphenylene terephthalamide)

TWARON : poly-(paraphenylene terephthalamide) (PPTA)

Meta-linked Aramid Fiber

TEIJINCONEX : poly-(metaphenylene isophthalamide) (MPIA)

HMPE, דיינימה, ספקטרה וכו...

כל השמות (ויש עוד מספר כאלו) הם שמות מסחריים לחומרים מקבוצת ה- high modulus polyethylene) HMPE). חומר זה חזק ביותר והוא משמש למגוון צרכים, בין השאר (כמו בקוולר) צבאיים. בשל חוזקו של החומר משתמשים בו גם לייצור סיבים לחבלים ורצועות המחליפים את כבלי המתכת ברוקים והרצועות של הפרנדים.

---

תרמו לדף זה: מיכה יניב, ליאון שופוטינסקי, דורון נצר, ואחרים...