TPE أو اللدائن الحرارية البلاستيكية الحرارية والسيليكون كلاهما من اللدائن المرنة، أي أنهما بوليمرات من مادة مطاطية. ويمكنهما استعادة أشكالهما الأصلية بعد تمددهما إلى حد كبير. في هذه المدونة، سنناقش في هذه المدونة ما هي مواد السيليكون ومواد TPE. وعلاوة على ذلك، سنلقي الضوء أيضًا على الاختلافات الرئيسية في خصائص واستخدامات كل من TPE والسيليكون.
ما هي مادة TPE؟
اللدائن البلاستيكية الحرارية هي مادة مرنة وشبيهة بالمطاط ذات خصائص شبيهة بالبلاستيك. ويمكن إنتاجها بمجموعة من معدات إنتاج البلاستيك مثل القولبة بالحقن والبثق والقولبة بالنفخ. المواد البلاستيكية TPE عبارة عن لدائن بلاستيكية حرارية أصلية لا تحتاج إلى الفلكنة أو المعالجة. تُستخدم اللدائن البلاستيكية الحرارية على نطاق واسع في الحياة اليومية. توجد هذه المواد في مجموعة متنوعة من المنتجات، بما في ذلك المواد الاستهلاكية، والمعدات الطبية، والأدوات الكهربائية، وأدوات المطبخ، ونعال الأحذية، ومقابض الدراجات النارية. يمكن لمادة TPE أن تقاوم درجات الحرارة الشديدة دون التواء أو انقسام.
اللدائن البلاستيكية الحرارية مقاومة للتمزق وناعمة الملمس في الوقت نفسه. مادة TPE يستخدم في المقابض مثل تلك التي توجد عادةً في معدات التمارين الرياضية. كما يسهل تلوين البولي إثيلين تيرفثالات TPE ويمكن العثور عليها في المنتجات من حولنا. وتُعد المقابض الناعمة على فرش الأسنان وألعاب مضغ الكلاب ومقابض أدوات الحدائق أمثلة إضافية على استخدامات TPE. يجب أن حقن TPE صفحة لمعرفة المزيد عن الأجزاء المصبوبة من TPE.
ما هو السيليكون؟
السيليكون هو فئة واسعة من السوائل والراتنجات والمطاط الصناعي. للسيليكون صيغة عامة (R2SiO)x. هنا، يمكن أن يمثل R أيًا من المجموعات العضوية العديدة. تشمل خصائصه المميزة الخمول الكيميائي، ومقاومة الماء، والأكسدة. علاوة على ذلك، فهو مستقر في درجات الحرارة العالية والمنخفضة. كما أن له مجموعة متنوعة من التطبيقات التجارية. انتقل إلى حقن السيليكون و هل السيليكون آمن؟ الصفحة لمعرفة المزيد.
تركيبة بلاستيك TPE
بلاستيك TPE أو مطاط اللدائن الحرارية هو عبارة عن بوليمر مشترك أو مزيج من البوليمرات التي تتميز بخصائص المطاط مع قابلية المعالجة الحرارية للبلاستيك. تشتمل التركيبة عادةً على:
- المكون المطاطي: هو نوع من الشبكات التي توفر المرونة والليونة للشبكة أو النظام.
- مكون من البلاستيك الحراري: تمكنك من التشكيل وإعادة التشكيل والصب وإعادة الصب.
يمكن تعديل نسبة هذه العناصر، وتعد الإيلاستومرات الشائعة المستخدمة في TPEs عبارة عن بوليمرات كتلة ستيرين (SBC)، وأوليفينات حرارية بلاستيكية (TPO)، وفلكنات حرارية بلاستيكية (TPV)، وبولي يوريثين حرارية بلاستيكية (TPU).
تركيبة السيليكون
السيليكون عبارة عن بوليمر صناعي يتكون من السيليكون والأكسجين والكربون والهيدروجين مع نسب بسيطة من عناصر أخرى. قد تشمل هذه العناصر الكالسيوم أو التيتانيوم أو الألومنيوم. يتضمن تركيبه:
- العمود الفقري للسيلوكسان: سلاسل من ذرات السيليكون مرتبطة بدورها مع ذرات الأكسجين.
- المجموعات الجانبية العضوية: مرتبطة بذرات السيليكون، اعتمادًا على النوع الفعلي للسيليكون الذي يمكن أن يكون ميثيل، وفينيل، وغيرها.
ما هو أداء منتج TPE والسيليكون؟
TPE والسيليكون هما نوعان من البوليمرات ولكل منهما خصائصه وأنواع البوليمر التي يمكن استخدامها حسب الأداء والسعر والقوانين. لذا، إليك تحليل أداء المنتج لكل من بوليمرات TPE والسيليكون.
1. الإيلاستومر الحراري البلاستيكي TPE:
- المرونة: مادة جيدة، مرنة للغاية، وناعمة للغاية.
- مرونة: مرن للغاية، يستعيد شكله الأصلي بعد ثنيه أو أثناء الثني.
- قابلية المعالجة: غير قابلة للتحلل البيولوجي، وسهلة التشكيل وإعادة التدوير، وأرخص من المعدن والزجاج، وتتكامل مع بعضها البعض بشكل مثالي حيث أن كلاهما مرتبط بالبلاستيك الاحترافي.
- التصاق: يمكنه التفاعل بسهولة مع المواد البلاستيكية الحرارية الأخرى وإنشاء رابطة جيدة.
- متانة: أقل إلى حد ما، ولكن لا يزال أعلى من غير السيليكون.
2. السيليكون
- مقاومة الحرارة: مقاوم لدرجات الحرارة العالية وغير معرض لأي نوع من التدهور.
- مرونة: تظل مرنة في درجات الحرارة العالية والمنخفضة، لذلك يجب استخدام مواد أكثر مرونة.
- المقاومة الكيميائية: لا تذوب في الماء والزيوت والعديد من المواد الكيميائية، كما أنها مقاومة للماء.
- التوافق الحيوي: صالحة للاستخدام في الطب والطبخ.
- متانة: متينة للغاية وطويلة الأمد.
خصائص كل من مادة TPE مقابل مادة السيليكون
| ملكيات | TPE (الاستومر الحراري البلاستيكي) | سيليكون |
| المرونة | مرن للغاية | مرنة ولكنها أكثر ثباتا |
| مرونة | ممتاز | ممتاز |
| مقاومة الحرارة | حتى 120 درجة مئوية | حتى 250 درجة مئوية أو أعلى |
| نقطة الانصهار | 170 درجة مئوية إلى 260 درجة مئوية | ليس له نقطة انصهار حقيقية، ويبقى ثابتًا حتى 250 درجة مئوية أو أعلى |
| المقاومة الكيميائية | معتدل | ممتاز |
| مقاومة الأشعة فوق البنفسجية | معتدل | ممتاز |
| متانة | جيد ولكن اقل من السيليكون | عالية جدا |
| التوافق الحيوي | يختلف حسب النوع | مرتفعة بشكل عام |
| يعالج | سهلة المعالجة وإعادة التدوير | معالجة أكثر تعقيدا |
| يكلف | أقل عموما | أعلى |
| قوة الشد | 5-30 ميجا باسكال | 5-11 ميجا باسكال |
| الاستطالة عند الكسر | 200-800% | 100-900% |
| الصلابة (الشاطئ أ) | 20-90 | 10-90 |
| مقاومة الماء | معتدلة إلى عالية | عالي |
متى تستخدم مادة TPE البالستية؟
استخدم مادة TPE في الحالات التالية;
- التكلفة هي العامل الرئيسي.
- مقاومة درجات الحرارة معتدلة لمعظم المنتجات.
- تتطلب عملية بسيطة وإمكانية إعادة التدوير.
- المنتج يتطلب مادة ناعمة ومرنة؛
متى نستخدم السيليكون؟
استخدم السيليكون عندما؛
- مقاومة درجات الحرارة العالية ضرورية.
- إن المقاومة الجيدة للمواد الكيميائية والأشعة فوق البنفسجية أمر بالغ الأهمية.
- ويجب تحقيق الاستقرار والأمن على المدى الطويل.
- المنتج قيد النظر هو الأنسب للاستخدام كمنتجات طبية أو غذائية.
طرق اختيار أفضل مواد TPE؟
فيما يلي بعض الطرق التي ستساعدك على اختيار مادة TPE المناسبة؛
- متطلبات التقديم: تعرف على المتطلبات الإستراتيجية للتطبيق الذي لديك في ذهنك (على سبيل المثال، المرونة والصلابة ومقاومة درجة الحرارة).
- الخصائص الميكانيكية: يجب اختبار قوة الشد والاستطالة وقوة التمزق.
- المقاومة البيئية: يجب أن تأخذ دائمًا بعين الاعتبار عوامل مثل مقاومة الأشعة فوق البنفسجية والمواد الكيميائية والحرارة.
- الامتثال التنظيمي: تسهيل الامتثال للمعايير ذات الصلة (على سبيل المثال FDA أو REACH).
- طريقة المعالجة: قم بمطابقة TPE مع عملية التصنيع الخاصة بك (على سبيل المثال، القولبة بالحقن، البثق).
طرق اختيار أفضل مواد السيليكون؟
العوامل التالية سوف تساعدك على فهم كيفية اختيار أفضل مادة السيليكون.
- نطاق درجة الحرارة: اختر السيليكون المناسب لنطاقات درجات الحرارة المختلفة في التطبيقات المختلفة.
- التعرض للمواد الكيميائية: خذ في الاعتبار مقاومة السيليكون للمواد الكيميائية المختلفة.
- الخصائص الميكانيكية: تحديد الصلابة، وقوة الشد، واستطالة %.
- المتطلبات التنظيمية: تأكد من أن السيليكون يلبي متطلبات معينة، مثل السيليكون الطبي أو السيليكون المخصص للأغذية.
- خصائص خاصة: ابحث عن العزل الكهربائي وشفافية السيليكون. بالإضافة إلى ذلك، تحقق أيضًا من ثبات اللون.
هل من الآمن استخدام الإيلاستومر البلاستيكي الحراري (TPE)؟
تعتبر مادة TPE مادة آمنة طالما أنها لا تخضع لظروف قاسية من المحتمل أن تؤدي إلى إتلاف مصفوفة البوليمر. تشمل اعتبارات السلامة ما يلي:
- التوافق الحيوي: تعتبر TPEs آمنة وجيدة حتى للاستخدامات الطبية وتطبيقات ملامسة الطعام
- عدم السمية: إن عدم السمية هي السمة العامة لمعظم منتجات TPE. ومع ذلك، قد تحتوي على بعض الإضافات الخطيرة.
- الامتثال التنظيمي: تأكد من أن TEPs تلبي جميع معايير الامتثال واللوائح.
يمكنك الانتقال إلى هل TPE آمن؟ صفحة لمعرفة المزيد عن مادة TPE.
هل السيليكون آمن للاستخدام؟
يُعد السيليكون آمنًا بشكل عام للاستخدامات المختلفة في التطبيقات الطبية والغذائية. وتتضمن ميزات السلامة ما يلي:
- غير تفاعلي وخامل: لا توجد مشكلات تتعلق بالتوافق الكيميائي لهذه المادة. فهي لا تتفاعل كيميائيًا مع معظم المواد التي تتلامس معها. وتجعلها على اتصال مباشر بالطعام والجلد.
- التوافق الحيوي: يتم استخدام السيليكون الطبي في الغرسات والتطبيقات الطبية.
- مقاومة الحرارة والمواد الكيميائية: في ظل الظروف القاسية أو الشديدة، يحتفظ السيليكون بثباته وبالتالي يعتبر آمنًا.
- الامتثال التنظيمي: تأكدي من أن السيليكون الذي تستخدمينه يتوافق مع كافة متطلبات السلامة.
يمكنك الانتقال إلى هل السيليكون آمن؟ صفحة لمعرفة المزيد عن مادة TPU.
الفرق بين TPE والسيليكون
فيما يلي بعض الاختلافات الرئيسية بين TPE والسيليكون.
1. مقاومة درجة الحرارة
تُعد مقاومة درجات الحرارة أحد أهم الفروق بين TPE والسيليكون. لا يحتوي السيليكون على نقطة انصهار ويتميز بمقاومته القوية للحرارة. لا تتدهور خصائصه الميكانيكية عند درجات حرارة تتراوح بين 200 و450 درجة مئوية.
يذوب بلاستيك TPE بين 260 و320 درجة مئوية. ويتميز بمقاومة أقل للحرارة. ولهذا السبب، فإن مادة TPE مناسبة للاستخدامات التي تتطلب قابلية إعادة التدوير والمرونة. وهي الأفضل للسلع الاستهلاكية وقطع غيار السيارات والمعدات الطبية.
2. مقاومة المواد الكيميائية
وتعد المقاومة الكيميائية للسيليكون وبلاستيك TPE فرقًا آخر. السيليكون منيع ضد معظم المواد الكيميائية والماء والأكسدة والأوزون. ولا يمكنه تحمل البخار أو القلويات أو الأحماض أو ثلاثي كلورو الإيثيلين أو الوقود الهيدروكربوني أو الهيدروكربونات العطرية. ولهذا السبب، فإن السيليكون مناسب للاستخدامات التي تتطلب درجة عالية من الثبات الكيميائي، مثل العزل وأدوات المطبخ والأجهزة الطبية. الماء والزيوت والشحوم وبعض المذيبات كلها مقاومة ل TPE. لا يمكن للأحماض والقواعد والعوامل المؤكسدة القوية أن تكسره. ولهذا السبب، فإن مادة TPE مناسبة للمنتجات التي تحتاج إلى مستوى متواضع من الثبات الكيميائي.
3. قابلية إعادة التدوير
. ولأن السيليكون يحتاج إلى درجات حرارة عالية ومحفزات معينة لتفكيك روابطه، لذلك لا يمكن إعادة تدويره بسهولة. ونتيجة لذلك، يكون التخلص من السيليكون أكثر تكلفة وأقل صداقة للبيئة. يمكن صهر بلاستيك TPE وإعادة تشكيله عدة مرات دون أن يفقد جودته. وبالتالي، يمكن إعادة تدويره بسهولة. ولهذا السبب، فإن إعادة استخدام المواد البلاستيكية المصنوعة من بلاستيك TPE أقل تكلفة وأكثر فائدة للبيئة.
4. طريقة المعالجة
يكمن الاختلاف الرابع في طرق معالجة السيليكون ومادة TPE. وتتضمن عمليات معالجة السيليكون القولبة بالحقن السائل، والقولبة بالضغط، والبثق والقولبة بالحقن. ولهذا السبب، تصبح معالجة السيليكون أكثر تكلفة وأكثر صعوبة. ومع ذلك، من السهل معالجة TPE.
5. الألوان
يوفر كل من المطاط السيليكوني ومواد TPE مجموعة كاملة من خيارات الألوان. يكون المطاط السيليكوني شفافًا بشكل عام عند استخدامه كمادة خام. يمكن أن تنتج المواد الملونة المستخدمة أثناء مرحلة خلط عملية التصنيع درجات ألوان. يمكن أن تكون معتمة أو شفافة أو شفافة. ولكن يمكنك بسهولة توليد مجموعة واسعة من الألوان باستخدام TPE.
6. الهندسة المعقدة
يملأ مطاط السيليكون المساحات الطويلة والرقيقة للغاية من القالب بسهولة ويتدفق في قوالب ذات مجموعة من سماكة الجدار. عند تطوير أجزاء بلاستيك TPE، من الأفضل تحديد نصف قطر جميع الزوايا الحادة والحفاظ على سمك جدار الجزء موحدًا قدر الإمكان.
7. صب فوق القالب
نظرًا لأن مطاط السيليكون يتصلب عند درجات حرارة عالية، فإنه يقلل من احتمالية ذوبان الركيزة أو تشوهها. عند اختيار البوليمرات الحرارية البلاستيكية المصبوبة بشكل صحيح، فإنها ستنتج اتصالاً متماسكًا وقويًا مع الركيزة الحرارية البلاستيكية دون استخدام مواد أولية أو مواد لاصقة.
8. مقاومة الأشعة فوق البنفسجية
قد يظل العنصر الشفاف الذي تحول لونه إلى اللون الأصفر بسبب التعقيم بالأشعة فوق البنفسجية يعمل بشكل لا تشوبه شائبة. ولكن مع ذلك، سيجد الكثير من الناس أن هذا الأمر مزعج. نظرًا لأن مطاط السيليكون مقاوم بشكل طبيعي للأشعة فوق البنفسجية، فإنه لن يتلف في الشمس. عادةً ما تعمل هذه المثبتات عن طريق تجميع الأشعة فوق البنفسجية بشكل انتقائي. ثم تطلق الطاقة كحرارة منخفضة الحرارة.
لذا، باختصار، سوف يلخص الجدول التالي الفرق الرئيسي بين TPE والسيليكون.
| ميزة | TPE (الاستومر الحراري البلاستيكي) | سيليكون |
| نوع المادة | إنه مزيج من المطاط والبلاستيك | إنه نوع من البوليمر الصناعي |
| نَسِيج | غالبًا ما يكون TPE أكثر ليونة ومرونة | أكثر ثباتًا ومرونة. |
| متانة | إنه أقل متانة ويمكن أن يتمزق بسهولة، | إنه أكثر متانة ولديه مقاومة أعلى للتمزق |
| مقاومة الحرارة | إنه يوفر مقاومة أقل للحرارة، لذا، يمكنه الذوبان | يوفر مقاومة عالية للحرارة |
| تنظيف | أسهل بكثير في التنظيف ويحتوي على عدد أقل من المسام. | يحتاج إلى مزيد من العناية ويحتوي على مسام أكثر. |
| عمر | عمر افتراضي أقصر، لذا يمكن أن يتدهور بمرور الوقت. | عمر أطول وأكثر استقرارًا. |
| يكلف | أرخص عموما من غيرها | أغلى من TPE |
| مضاد للحساسية | أقل احتمالا أن تكون مضادة للحساسية | مضاد للحساسية بشكل عام |
| وزن | أخف وزنا | أثقل وزنا |
| خيارات الألوان | التوفر محدود، ولكن يمكن أن يتلاشى | متوفر بمجموعة واسعة من الألوان وثابت اللون. |
| حالات الاستخدام | لها العديد من التطبيقات في صناعة الألعاب والأختام والمقابض. | يتم استخدامه على نطاق واسع في التطبيقات الطبية والطهي وفي درجات الحرارة المرتفعة. |
خاتمة
في الختام، هناك بعض أوجه التشابه والاختلاف بين خصائص وتطبيقات السيليكون و TPE. على الرغم من أن السيليكون مقاوم للغاية للحرارة والمواد الكيميائية، إلا أن إعادة تدويره يتطلب إجراءات معقدة يمكنك اختيار أي من المادتين بناءً على متطلباتك واحتياجاتك. وبصفة عامة، فإن مادة TPE أكثر مرونة وتؤدي إلى معالجة بسيطة، وهي حل فعال من حيث التكلفة لصنع منتجات مختلفة في درجات حرارة معتدلة. وإلى جانب ذلك، فهو قابل لإعادة التدوير ويتناسب بشكل جيد مع السلع الاستهلاكية. من ناحية أخرى، يتميز السيليكون بمقاومة عالية للحرارة والاستقرار الكيميائي. ولهذا السبب، يمكنه التفوق في ظروف درجات الحرارة العالية. ولكن هذا مكلف بعض الشيء وأقل مرونة مقارنة بمادة TPE.
الأسئلة الشائعة
س1. ما هي أوجه التشابه بين TPE والسيليكون؟
TPE و سيليكون تتشابه هذه المواد في العديد من النواحي، حيث أنها من أنواع المطاط الصناعي. كما أنها توفر مرونة تشبه المطاط ولها تطبيقات عديدة في صناعة منتجات مختلفة. علاوة على ذلك، فهي أكثر متانة ويمكن تخصيصها لخصائص معينة، وهذه الخصائص تجعلها غير سامة للاستخدام الآمن في المواد الطبية والغذائية.
س2. ما هي الاختلافات الرئيسية بين TPE والسيليكون؟
من بين خصائص TPE سهولة المعالجة والمرونة والتكلفة المنخفضة نسبيًا. ومع ذلك، لا يمكنها تحمل درجات الحرارة المرتفعة. السيليكون مقاوم للحرارة والمواد الكيميائية ويُستخدم في درجات الحرارة المرتفعة أو الاستخدام الشاق.
س3. هل TPE والسيليكون مناسبان للاستخدام الطبي؟
نعم بالتأكيد مادة تي بي إي يستخدم السيليكون في التطبيقات الطبية المرنة، مثل القسطرة. يستخدم السيليكون في الغالب بسبب ثباته الحراري العالي وتوافقه البيولوجي للتطبيقات الأساسية في الصناعة الطبية.