פוליסטירן

פוליסטירן (Polystyrene; בעברית נפוץ השם "קלקר" לפוליסטירן מוקצף) הוא פולימר עשוי מהמונומר סטירן, פחמימן נוזלי שמיוצר באופן מסחרי מנפט. בטמפרטורת החדר, פוליסטירן הוא בדרך כלל תרמופלסטי מוצק, אך ניתך בטמפרטורות גבוהות יותר, לטובת עיצוב או הבלטה ואז מיצוק מחדש. סטירן הוא מונומר ארומטי, ופוליסטירן הוא פולימר ארומטי. פוליסטירן התגלה בשנת-1839 על ידי אדוארד סימון, רוקח מברלין, סימון זיקק מתוך סטוראקס, שרף ריחני של העץ Liquidambar orientalis הגדל בטורקיה ומשמש בתעשיית הבשמים, חומר שמנוני, אותו הוא כינה "סטירול". מספר ימים אחר כך מצא סימון שהסטירול הסמיך, כנראה בגלל חמצון, הפך לג'לי אותו הוא כינה תחמוצת סטירול ("סטירולוקסיד"). ב-1845 הכימאי האנגלי ג'ון בלית' והכימאי הגרמני אוגוסט וילהלם פון הופמן מצאו כי אותה טרנספורמציה של סטירול מתרחשת בהיעדרות חמצן. הם קראו לחומר שלהם מטאסטירול. ניתוח מאוחר יותר, הראה כי החומר זהה באופן כימי ל"סטירולוקסיד". ב-1866 גילה הכימאי הצרפתי מרסלן ברתלו כי התהוות של מטאסטירול מסטירול היא תהליך פולימרי. כ-80 שנה חלפו עד שהובן כי חימום של סטירול מתחיל תגובת שרשרת שיוצרת מאקרומולקולה, בעקבות התיזה של הכימאי האורגני הגרמני הרמן שטאודינגר (1881–1965). חברת אי גה פארבן החלה לייצר פוליסטירן בלודוויגסהאפן, גרמניה, בערך ב-1931 בתקווה ליצור תחליף ליציקות אבץ ביישומים רבים. הצלחה הושגה כאשר הם פיתחו כור (ריאקטור) המפיק את החומר ובתהליך שיחול (אקסטרוזיה) מייצר פוליסטירן מוקצף (בצורת כדוריות). פוליסטירן מוצק טהור הוא חסר צבע, פלסטיק קשה המוגבל בגמישותו. אפשר להזריקו לתוך תבניות עם פרטים עדינים. פוליסטירן יכול להיות שקוף או בצבעים שונים. הפוליסטירן חסכוני ושימושי לייצור דגמי הרכבה מפלסטיק, סכו"ם פלסטיק, מארזי תקליטורים ומוצרים אחרים אשר דורשים קשיחות נאותה, מחיר זול ושימוש בצבעים רבים. כמו כן, החומר הוא מבודד תרמי קל משקל ולכן משתמשים בו לבידוד בבנייה וכן לכלי קיבול המאפשרים שמירה על קור. לעומת ABS גמישותו פחותה, וכן עמידותו לאורך זמן. פוליסטירן מוקצף (קלקר) נחשב כחומר שאינו מתכלה. קצף פוליסטירן מיוצר על ידי חומרים מנפחים אשר יוצרים בועות ומנפחים את הקצף. בפוליסטירן מורחב, הם בדרך כלל פחמימנים כמו פנטאן, אשר עלולים להתלקח במהלך הייצור או האחסון של חומר מיוצר חדש, אבל יש להם השפעה סביבתית מועטה. פוליסטירן משוחל בדרך כלל עשוי מפחמימנים פלואורים אשר יש להם פוטנציאל לתרום להתחממות עולמית של פי 1000–1300 מזו של פחמן דו-חמצני. לפוליסטירן לוקח מאות שנים עד שהוא מתכלה והוא עמיד בפני חימצון. בעלי חיים לא מזהים פוליסטירן מוקצף כחומר מלאכותי ואפילו יכולים לזהות אותו בטעות כמזון. קצף פוליסטירן נסחף ברוח וצף על מים עקב המשקל הסגולי הנמוך שלו. בשנת 2015 גילו חוקרים מאוניברסיטת סטנפורד שזחלי חיפושית הקמח יכולים לאכול ולפרק פוליסטירן. 100 תולעי קמח יכולות לפרק פוליסטירן לחומר אורגני שמיש בקצב של כ-34-39 מיליגרם ליום. בנוסף, במהלך הניסוי שארך חודש לא נמצא הבדל בין זחלי הקמח שניזונו רק מקלקר לבין זחלי הקמח שניזונו במזון קונבנציונלי. ולמעשה נמצא שמיקרואורגניזמים בתוך המעי של תולעת הקמח אחראים לפירוק הפוליסטירן. בישראל לפוליסטירן מוקצף נפוץ יותר השם קלקר, ומקורו במפעל "קל-קר עין כרמל" בקיבוץ עין כרמל, אשר מייצר מוצרי פוליסטירן מוקצף מאז 1967. שם זה כרוך בשמו של אחד המוצרים הראשונים של החברה - ג'ריקן פלסטיק העטוף בפוליסטירן מוקצף על מנת לבודד את המים מהתחממות. מפעל נוסף בישראל הוא "פוליביד" בקיבוץ משמר הנגב שהוקם בשנת 1966. בישראל ישנם מפעלים לייצור "קלקר" וביניהם "קל מוצרי בידוד" "קל-קר עין כרמל", "קל קל תעשיות אלון תבור" ו"פוליביד" הקלקר משמש ליישומים רבים ולשווקים שונים בעולם הבניה, התעשייה, החקלאות והמזון. פוליסטירן מוקצף מכיל 98% אוויר, ולכן לוחות פוליסטירן מוקצף משמשים כמוצר מוביל לבידוד תרמי של אלמנטים ומעטפות מבנים. מדיה וקבצים בנושא פוליסטירן בוויקישיתוף Polystyrene cups and containers: styrene migration, מאתר PubMed (באנגלית) פוליסטירן, באתר אנציקלופדיה בריטניקה (באנגלית) אבי סאייג, איך מיצרים קלקר?, במדור "שאל את המומחה" באתר של מכון דוידסון לחינוך מדעי, דצמבר 2009 ערך זה הוא קצרמר בנושא כימיה. אתם מוזמנים לתרום לוויקיפדיה ולהרחיב אותו.