TPU مقابل السيليكون: المقارنة النهائية والمتعمقة بين البوليمرات الصناعية التجارية

حشية السيليكون

البوليمرات الصناعية هي مواد شائعة الاستخدام في تصنيع المكونات والمعدات في العديد من الصناعات. وتشتهر هذه المواد بتحملها للعوامل البيئية المعروفة بتسببها في تدهور المواد الطبيعية. في هذه المقالة، نستكشف البولي يوريثين الحراري والسيليكون كأمثلة على اثنتين من هذه المواد الصناعية.

TPU والسيليكون كبوليمرات صناعية

يتم استخراج هذه الجزيئات من البتروكيماويات. وفي بعض الحالات، يتم استخراج هذه الجزيئات من مصادر متجددة.

يمكن أن تكون البوليمرات الاصطناعية إما بلاستيك حراري أو بلاستيك صلب بالحرارة. تتشوه اللدائن الحرارية بسهولة عدة مرات، لكن اللدائن الصلبة بالحرارة لا يمكن تشكيلها إلا مرة واحدة. في هذه الحالة، يعد TPU بلاستيكًا حراريًا، بينما السيليكون عبارة عن إلاستومر. علاوة على ذلك، تعتبر الإيلاستومرات على نطاق واسع بوليمرات صلبة بالحرارة.

ما هو TPU (البولي يوريثين الحراري)؟

البولي يوريثين الحراري هو مادة مرنة ومرنة في نفس الوقت. وهذا يعني أنه يتمتع بخصائص المطاط والبلاستيك. هذه الخصائص تجعل TPU موثوقًا به في التطبيقات التي تتطلب المرونة والمتانة. وهذا يفسر سبب الطلب الدائم على هذه المادة من قبل العديد من الشركات المصنعة.

TPU إما أن يكون غير متبلور أو شبه بلوري. 

• TPU غير متبلور

يتميز النوع غير المتبلور من مادة TPU بخصائص مثل النعومة والمرونة والمرونة. ويتميز هيكل البوليمر الخاص به بعشوائية الجزيئات. وهذا التكوين العشوائي هو ما يوفر البنية غير المتبلورة للمادة.

إن الترتيب العشوائي لمادة TPU غير المتبلورة يجعل المادة ناعمة ومرنة. وهذا يسهل عمليات التشكيل، مما يعني أنه من السهل تشكيلها إلى أجزاء عديدة. هذه المادة هي واحدة من أكثر المواد مرونة عند مقارنتها بأنواع أخرى من مادة TPU.

نظرًا لطبيعة المادة الناعمة، فإنها تصبح مفيدة في إنتاج الأحذية والعتاد الرياضي. تعتبر النعومة مهمة في هذا التطبيق لأنها تضمن للرياضيين الحصول على مادة ناعمة ومريحة وآمنة. وهذا يعني أن الصناعات النسيجية يمكن أن تستفيد بشكل كبير من هذه المادة.

• TPU شبه بلوري

عند مقارنتها بـ TPU غير المتبلور، فإن شبه البلوري أكثر متانة وصلابة. وهذا يعني أنه يتمتع بقدرة تحمل جسدية أفضل. وتدعم هذه الخصائص ترتيب الجزيئات في بنية بلورية. 

بفضل خصائص مثل الصلابة والمتانة، تُستخدم هذه المادة في التطبيقات التي تكون فيها القدرة على التحمل ذات أولوية. ويشمل ذلك صناعات السيارات. كما يمكن استخدامها في تصنيع مكونات خارجية للآلات الكبيرة.

ما هو السيليكون؟

الاسم العلمي لـ سيليكون هو بولي سيلوكسان. وهذا يعني أن المادة عبارة عن مادة وهي عبارة عن بوليمر من مونومرات السيلوكسان. السيلوكسانات عبارة عن مركبات مكونة من ذرات السيليكون والأكسجين في بنيتها الجزيئية.

من أهم مميزات السيليكون أنه مركب غير عضوي، وهذا يعني أن تركيبته البوليمرية تتكون من مواد غير موجودة في الطبيعة. ومن المعروف أن العناصر غير العضوية تتمتع بمتانة عالية، وهذا ما يفسر كون السيليكون من بين أكثر أنواع المطاط متانة.

يمكن أن يوجد السيليكون على هيئة سائل أو هلام أو عجينة أو مطاط صناعي. ولكل نوع من أنواع السيليكون هذه استخدام محدد. وفي حالات أخرى، يكون لها أيضًا تركيبات مختلفة في البنية الجزيئية للبوليمر. وهذا مهم لأنه يساعد في عملية تصنيف المركب. ولهذا السبب تجد أنواعًا مختلفة من السيليكون مثل المادة اللاصقة وLSR وما إلى ذلك.

TPU مقابل السيليكون: التركيب الكيميائي 

لن تكون المقالة مفصلة إذا لم تتضمن التركيب الكيميائي لهذين البوليمرين الصناعيين. يتم تحديد التركيب الكيميائي من خلال المونومرات التي تتكون منها المادة. وهذا يستلزم أيضًا عملية تصنيع البوليمرات.

كيمياء مادة TPU (البولي يوريثين الحراري)

 

يحتوي الشكل الأساسي من TPU على أجزاء ناعمة وصلبة في البنية الجزيئية. يحتوي كل جزء على عنصر أو مركب معين يشكله. في هذه الحالة، يتكون الجزء الناعم من البولي إيثر أو البولي أميد بينما يتكون الجزء الصلب من البولي بوتادين أو البوليستر. 

يلعب كلا القطاعين دورًا حاسمًا في خصائص TPU. في حين يمنح القطاع الصلب TPU المرونة والصلابة، يتحكم القطاع الناعم في معامل مرونة المادة.

لتحقيق التوازن بين هاتين الخاصيتين للمادة - الصلابة والمرونة - يجب أن تكون نسب المركبات تحت السيطرة. كما يمكن تعديل النسب وفقًا لذلك للتحكم في جانب واحد. على سبيل المثال، يمكن للمصنعين زيادة نسبة البولي بوتادين أو البوليستر لجعل TPU أكثر صلابة وأقل مرونة. كل هذا يعتمد على حالة استخدام المادة.

كيف يتم تصنيع البولي يوريثين الحراري؟ 

تتم عملية تركيب TPU في خطوتين. الخطوة الأولى تُعرف بالتكثيف المتعدد، ثم يتبعها تمديد السلسلة.

في الخطوة الأولى، التكثيف المتعددتتفاعل الجزيئات معًا لتكوين بوليمر أولي. الجزيئات المستخدمة في TPU هي عادةً ثنائيات الكحول وثنائيات الأيزوسيانات. ثنائيات الكحول هي جزيئات طويلة السلسلة تحتوي على مجموعتين من الهيدروكسيل، وثنائيات الأيزوسيانات هي جزيئات طويلة السلسلة تحتوي على مجموعتين من الأيزوسيانات. 

تتضمن الخطوة الأولى تكوين بوليمر مسبق. وهذا يستلزم تفاعل المونومرات في ظروف محددة. المونومرات الشائعة المستخدمة في هذا التفاعل هي ثنائيات الكحول وثنائيات الأيزوسيانات. 

تحتوي ثنائيات الكحول على مجموعات هيدروكسيل وهي جزيئات طويلة السلسلة. وهذا مهم لأنه يعني أنه من السهل تكوين البوليمرات منها. من ناحية أخرى، تحتوي ثنائيات الأيزوسيانات على مجموعات إيزوسيانات، وهي أيضًا طويلة السلسلة. يجب أن يكون هذان المركبان عالي الجودة بدون شوائب للحصول على بوليمر أولي عالي الجودة.

في الخطوة الثانية، يتم تفاعل البوليمر المسبق المتكون مع ممدد السلسلة. والغرض من ممدد السلسلة، كما يوحي الاسم، هو تمديد سلاسل البوليمر المسبق. وذلك لأن البوليمرات هي عادةً مركبات طويلة السلسلة. وينتج عن هذا تكوين بوليمر طويل السلسلة يُعرف تجاريًا باسم TPU.

كيمياء السيليكون

إن عملية بلمرة مركبات السيلوكسان بسيطة للغاية. ما يجب أن تضعه في اعتبارك هو أن نوع تقنية البلمرة يُعرف باسم بلمرة فتح الحلقة (ROP). يحول هذا النوع من التفاعل السيكلو سيلوكسان إلى بوليمرات سيلوكسان خطية.

ومع ذلك، يتأثر سحر السيليكون أثناء عملية المعالجة. فهناك محفزات ومعززات ومواد أخرى يتم خلطها مع اللاتكس لإبراز خصائص المادة. وهذا أمر ضروري للغاية، وهو ما يجعل المادة متينة للغاية.

تصنيع إلاستومر السيليكون

لصنع المطاط، يتم استخدام عملية تسمى التحلل المائي. تتضمن هذه العملية تفاعل السيليكون مع هيدروهاليد. إنها نوع من التحلل المائي الأكثر تقدمًا. أكثر هيدروهاليدات شيوعًا المستخدمة في هذه العملية هي كلوريد الهيدروجين أو بروميد الهيدروجين.

يؤدي تفاعل التحلل المائي هذا إلى تكوين السيلانول. بعد ذلك، يتفاعل السيلانول مع الكحول لتكوين السيلوكسان، وهو مونومر يتم بعد ذلك بلمرته كما رأينا لإنتاج مركب بوليمر يُعرف باسم بولي سيلوكسان أو السيليكون.

TPU مقابل السيليكون: الخصائص والميزات 

تساعدنا مقارنة TPU والسيليكون كبوليمرات على فهم هذه المواد على المستوى الجزيئي. من الضروري القيام بذلك لأنك ستكتسب نظرة ثاقبة حول كيفية عمل هذه المواد. إحدى أفضل الطرق لدراسة هذه المقارنات هي النظر في خصائص هذه المواد.

خصائص TPU

TPU عبارة عن مادة متعددة الاستخدامات ذات مجموعة واسعة من الخصائص، بما في ذلك:

مقاومة عالية للتآكل 

يجعل التركيب الجزيئي لمادة TPU المادة متينة. وهذه خاصية فيزيائية مطلوبة للمواد التي من المفترض أن تتمتع بمقاومة عالية للتآكل. ومقاومة التآكل هي القدرة على تحمل التآكل والتلف الناتج عن التآكل المتكرر. ويحدث هذا غالبًا في المكونات المستخدمة في تطبيقات الحماية أو الختم.

كما أن قوة وصلابة المادة مؤثرة أيضًا في مقاومة التآكل. تعمل جزيئات اليوريثين الموجودة في المونومرات الأساسية على تعزيز هذه الخاصية. وبالتالي، يمكن أن تتحمل مادة TPU التطبيقات التي يُتوقع فيها حدوث احتكاك.

الأداء في درجات الحرارة المنخفضة

يقال إن المواد التي يمكنها الحفاظ على شكلها وبنيتها في البيئات الباردة تتمتع بتحمل درجات الحرارة المنخفضة. وهذا يعني أنها يمكن أن تظل صلبة ومرنة في هذه الظروف. ومثل معظم المواد المرنة، تتمتع مادة TPU بهذه القدرة.

تفقد أغلب أنواع المطاط صلابتها في ظل ظروف درجات الحرارة المنخفضة. وتصبح هشة وقاسية، وهو ما لا يُتوقع حدوثه مع المطاط في درجة حرارة الغرفة. ويختلف هذا الأمر مع أغلب أنواع البلاستيك. ومع ذلك، يمكن تغيير هذا أثناء عملية تصنيع المركب.

قوة القص العالية

إن مقاومة التأثير هي نتيجة لإدارة الإجهاد. الإجهاد هو كل شيء من الشد والاحتكاك والسحب وعناصر أخرى. يقال إن المواد التي يمكن أن تظل غير مشوهة في ظل هذه الظروف تتمتع بقوة قص عالية.

تساعد قوة القص العالية في التطبيقات التي تتطلب قدرًا كبيرًا من الحركة. وذلك لأن المادة يمكن أن تظل دون تغيير وتوفر عمر خدمة طويل. هذا بالإضافة إلى حقيقة أن TPU يتمتع بمقاومة عالية للاحتكاك مما يجعل المادة مثالية للعديد من التطبيقات.

مرونة عالية

مثل معظم المواد المرنة، فإن مادة TPU مرنة أيضًا. تُعرَّف المرونة بأنها القدرة على التمدد والعودة إلى شكلها الأصلي دون تشوه. تتمزق معظم المواد البلاستيكية عند سحبها. وهذا ما يميز مادة TPU عن فئات أخرى من المواد البلاستيكية.

تتأثر مرونة TPU بشكل كبير بالبنية الجزيئية للمركب. كما تلعب الروابط المتقاطعة للجزيئات دورًا رئيسيًا في معامل مرونة المادة. وبالتالي، فإن TPU مفيد جدًا في التطبيقات التي تتطلب المرونة.

الشفافية

إذا سبق لك أن صادفت شيئًا مصنوعًا من مادة TPU، فربما لاحظت الطبيعة الشفافة للمادة. بعض أشكال مادة TPU شفافة من حيث التصميم. يحدث هذا عندما تضاف فقاعات الهواء أثناء عملية تصنيع المركب. في معظم الحالات، تكون المادة شفافة عادةً، مما يعني أنه يمكن لبعض الضوء أن يمر من خلالها. 

مقاومة الزيوت والشحوم

الزيوت والشحوم هي من العناصر التي تدمر العديد من المواد. ومع ذلك، تم تصميم TPU للتعامل مع التأثيرات الضارة لهذه المركبات. 

الجانب الأكثر ضررًا للزيوت والشحوم هو انخفاض التوتر السطحي. تعمل هذه المركبات على تآكل السطح عن طريق تكسير سلاسل البوليمر في TPU. يمكن أن يؤدي هذا في النهاية إلى حدوث العديد من الحوادث في تطبيقات مختلفة.

بالإضافة إلى ذلك، فإن خصائص مقاومة الزيت والغاز ترجع إلى أن المركب يتمتع بخصائص كارهة للماء. والعمود الفقري لليوريثان مسؤول عن ذلك. وكما تعلم بالفعل، لا تختلط الزيوت والماء. وبالتالي، لن تتمكن الزيوت من إتلاف TPU لأنها تحمي نفسها بكونها طاردة للماء.

خصائص السيليكون

دعونا الآن نلقي نظرة على الخصائص الميكانيكية والكيميائية المشتركة للسيليكون. حاول مقارنتها بتلك الخاصة بـ TPU ولاحظ ما إذا كان هناك أي تشابه أو اختلاف.

مرونة عالية

مثل جميع أنواع المطاط، فإن السيليكون مرن للغاية. علاوة على ذلك، فهو من بين أكثر أنواع المطاط مرونة. وذلك لأنه يتمتع بمعامل مرونة يبلغ 0.0167 جيجاباسكال. وللحصول على فكرة عن حجمه الهائل، فإن GPA تعني جيجاباسكال، أي بالمليارات.

تجعل معامل المرونة العالي السيليكون موثوقًا به للغاية في التطبيقات مثل صناعة الحشيات والأختام. تتطلب هذه التطبيقات المرونة كخاصية للتأكد من قدرة المكونات على تحمل الإجهاد. يمكنك التفكير في جميع التطبيقات التي ينطبق عليها هذا.

مقاومة ميكانيكية عالية

عندما تتمكن مادة ما من مقاومة التشوه والضغط والقوى الخارجية الأخرى، يُقال إنها تتمتع بمقاومة ميكانيكية عالية. يُرى هذا في معظم أنواع السيليكون، وهذا يفسر سبب استخدام السيليكون في البيئات القاسية. على سبيل المثال، حلقات السيليكون تتطلب مقاومة ميكانيكية لكي تكون قوية بما يكفي لتحمل المقاومة.

مقاومة كيميائية ممتازة

يعد القطاع العسكري أحد أكبر المستهلكين لمادة السيليكون. وعلى وجه التحديد، يستخدم سلاح البحرية حلقات وأختامًا مصنوعة من السيليكون لمعداته. وذلك لأن هذه المادة لا يمكن أن تتلف بالمواد الكيميائية الموجودة في الماء. وينطبق الأمر نفسه على المصانع الكيميائية حيث تكون المكونات المتينة مطلوبة.

الموصلية الحرارية المنخفضة

من أجل التوصيل الحراري، يعد السيليكون أيضًا مادة رئيسية مستخدمة. تعني الموصلية الحرارية المنخفضة أن المادة لا يمكنها نقل الحرارة من منطقة إلى أخرى. بعبارة أخرى، لا يمكنها السماح للحرارة بالهروب. وهذا يفسر سبب استخدام السيليكون في صناعة أدوات المطبخ. إنها خصائص العزل للمركب.

سمية منخفضة

هناك العديد من البوليمرات الاصطناعية السامة، لكن السيليكون ليس واحداً منها. السامة تعني وجود مواد غريبة تشكل تهديداً لحياة الإنسان والبيئة بشكل عام. إذا كان السيليكون ساماً، فلن يكون موثوقاً به في الصناعة الطبية.

استقرار حراري ممتاز

لا تخلط بين الاستقرار الحراري والتوصيل الحراري، فهذه خصائص مختلفة ولكل منها معنى خاص. الاستقرار الحراري هو القدرة على البقاء دون تغيير بغض النظر عن مستوى الحرارة. وهذا يعني أن السيليكون يحتفظ بخصائصه الكيميائية والفيزيائية في ظروف الحرارة المنخفضة والعالية.

TPU مقابل السيليكون: التصنيف والدرجات 

يمكن تصنيف كل من TPU والسيليكون إلى فئات مختلفة بناءً على عدة عوامل. في معظم الحالات، يتم استخدام بنية البوليمر. في حالات أخرى، تتأثر الفئات بعوامل خارجية مثل طرق المعالجة والبركنة. دعنا نتعرف على هذه الدرجات والأنواع الشائعة.

تصنيف TPU

هناك نوعان رئيسيان من TPU. من ناحية، لدينا تلك التي تعتمد على البوليستر، بينما تعتمد الأنواع الأخرى على البولي إيثر. دعنا نتعرف على الاختلافات.

مواد TPU القائمة على البوليستر

كما يمكنك أن تستنتج من الاسم، تحتوي مركبات TPU القائمة على البوليستر على هيكل جزيئي من البوليستر. وتأتي العناصر الأخرى في المركب من موسع السلسلة المستخدم في عملية التصنيع.

من بين العلامات الدالة على وجود مادة TPU القائمة على البوليستر هي خصائصها الميكانيكية العامة. هذه المواد صلبة للغاية، مما يجعلها مرغوبة في العديد من التطبيقات. وتشمل هذه الصناعات صناعة السيارات والفضاء الجوي.

مواد TPU القائمة على البولي إيثر

الأثيرات عبارة عن مركبات تحتوي على أكسجين مرتبط بمجموعة ألكيل أو أريل. يتكون العمود الفقري لبولي إيثرات TPU من بولي إيثرات وموسعات سلسلة بوليول. وهذا يجعل المادة متينة للغاية في نواح كثيرة. 

عند دراستها عن كثب، ستدرك أن كلاً من البولي إيثر والبولي إيثيلين لا يختلفان كثيرًا. فكل منهما يشترك في بنية مماثلة، إلا أنهما يختلفان عن بعضهما البعض إلى حد ما. وهذا مهم لأنه يمكن أن يساعدك في الاختيار من خلال النظر في النوعين من البولي إيثر.

أنواع إلاستومرات السيليكون

يمكن أيضًا تصنيف السيليكون وفقًا لمعايير معينة. ويعتمد هذا على مواصفات الشركة المصنعة أو العميل. كما توجد درجات خاصة مملوكة للشركة المصنعة فقط ولا يعرف تركيبها إلا الشركة المصنعة.

• ميثيل السيليكون (بولي دايميثيل السيلوكسان):تعتبر السيليكونات الميثيلية شائعة جدًا في العديد من المناطق. ومن المؤشرات الرئيسية لهذه المواد درجة كراهية الماء العالية، أو بعبارة أخرى، صد الماء. ومع ذلك، يمكنها تحمل درجات الحرارة العالية. ويمكن اعتبار هذا النوع من السيليكون أساسيًا.
• السيليكونات الفينيلية: تعتبر مجموعات الفينيل مجموعات وظيفية في معظم المركبات. في هذا النوع من السيليكون، تعمل مجموعات الفينيل هذه على تعزيز مقاومة التحلل المائي للمادة. ونتيجة لذلك، تكون سيليكونات الفينيل أكثر تحملاً للرطوبة والحرارة العالية مقارنة بسيليكون الميثيل.
• الفلوروسيليكونات: هل سبق لك أن سمعت عن الإيلاستومرات الفلورية؟ إنها عبارة عن إلاستومرات صناعية ذات أساس مفلور. ومن المعروف أن الفلور يزدهر في العديد من المواد الكيميائية، ولهذا السبب فهو عنصر مثالي لتصنيع إلاستومرات عالية الأداء. لذلك، يتمتع هذا النوع من السيليكون بخصائص كيميائية وفيزيائية ممتازة. 
• السيليكونات الأمينية: من بين خصائص السيليكونات الأمينية أنها تمنحك إحساسًا باللمس عند ملامستها. وعادة ما تكون ناعمة الملمس، لكن هذا لا يعني أنها تفتقر إلى الصلابة. ولهذا السبب، تُستخدم في صناعة النسيج لإنتاج الملابس عالية الأداء.
• فينيل السيليكون: السمة الرئيسية للسيليكون الفينيلي هي البنية الشبيهة بالحلقة التي تشكلها جزيئاته أثناء عملية المعالجة. ويبدو شكلها أشبه بحلقات البنزين. وبطبيعة الحال، يتم تسهيل ذلك من خلال مجموعة الفينيل في العمود الفقري الجزيئي.

يمكن الحصول على جميع أنواع السيليكون المذكورة أعلاه بسهولة من الشركة المصنعة الموثوقة للسيليكون. والشيء الذي يجب وضعه في الاعتبار هو أن كل نوع له خصائص مختلفة قليلاً عن نظيره. في كل الأحوال، يتم تصنيعها بحيث تتمتع بخصائص معينة لمساعدتك في الاختيار بناءً على حالة الاستخدام المقصودة.

TPU مقابل السيليكون: مقارنة أوجه التشابه والاختلاف

نقطة أخرى للمقارنة بين TPU والسيليكون هي أوجه التشابه والاختلاف. بعبارة أخرى، ما مدى تشابه أو اختلاف هذه المواد؟ للقيام بذلك، نعتمد في الغالب على الخصائص الميكانيكية والكيميائية لهذه المواد. 

أوجه التشابه بين TPU والسيليكون

لنبدأ بالتشابهات. كما ستلاحظ، هناك قدر كبير من التشابه بين المركبين. ومن بين هذه التشابهات:

التنوع

تعد القدرة على التكيف مع الظروف المختلفة أمرًا بالغ الأهمية في أغلب الحالات، حيث يعني ذلك أن المواد يمكن أن يكون لها مجموعة واسعة من التطبيقات، من بين أمور أخرى. كما أن المواد متعددة الاستخدامات مطلوبة بشدة لأنها ذات قيمة أكبر في حالتها المعاد تدويرها.

طبيعة البوليمر

ترتبط طبيعة البوليمر في هذه المواد بطريقة ما. فمن ناحية، كلاهما مواد صناعية. وثانيًا، كلاهما مواد غير عضوية. وتثبت هذه الخصائص أنها ضرورية في إنتاج العديد من المواد. 

مقاومة التآكل

يتمتع كل من TPU والسيليكون بدرجة عالية من مقاومة التآكل. تحتوي المونومرات التي تشكل مركبات البوليمر هذه على عناصر خاصة تعمل على تحسين هذه الخاصية. تعد مقاومة التآكل ميزة مهمة لأنها توسع من التطبيقات المحتملة لهذه المركبات.

ملكيات

لا تتطابق خصائص السيليكون والبولي يوريثين الحراري تمامًا. ومع ذلك، يحدث التشابه هنا لأنه يمكن التعرف على كليهما من خلال خصائصهما. كما أن كليهما يتمتعان بخصائص كيميائية وفيزيائية مثل معظم البوليمرات. وهذا أمر ضروري في التصنيع لأنه يساعدك على اختيار المواد التي يمكنها تحمل الضغوط.

الفرق بين TPU والسيليكون

إن الاختلافات بين TPU والسيليكون تشبه الليل والنهار. بعبارة أخرى، من السهل جدًا التعرف عليهما جسديًا وكيميائيًا. تتضمن بعض هذه الاختلافات ما يلي:

طرق المعالجة

يتم تصنيع السيليكون باستخدام طرق محددة للغاية. وتشمل هذه الطرق القولبة بالحقن، والقولبة بالضغط، وغيرها. وإلى حد ما، يمكن استخدام نفس الطرق لإنتاج مكونات TPU. 

إن معالجة TPU أكثر صعوبة من السيليكون. ويرجع أحد أسباب ذلك إلى فئة البوليمر لكل مادة. فالمواد الصلبة بالحرارة والمواد البلاستيكية الحرارية تختلف في خصائصها وسلوكها في وجود الحرارة. وبينما لا يمكن للمواد الصلبة بالحرارة أن تذوب، فإن المواد البلاستيكية الحرارية يمكن أن تتفكك بسهولة عند تعرضها للحرارة.

سهولة المعالجة

يمكننا أيضًا مقارنة هاتين المادتين بناءً على سهولة تصنيعهما. من المعروف أن معالجة TPU أصعب من السيليكون. هذا هو الحال لأن TPU عبارة عن مادة بلاستيكية حرارية بشكل عام، مما يعني أن الفنيين يجب أن يكونوا حذرين حتى لا يتلفوها بالحرارة.

بالإضافة إلى ذلك، تتمتع مادة TPU بلزوجة أعلى من السيليكون. ولهذا السبب، تواجه تحديات في التدفق عبر القوالب أثناء عملية التشكيل. وهذه التحديات هي السبب في أن معالجة مادة TPU أصعب بكثير من المطاط.

جودة المواد

تعتبر جودة المواد ذات أهمية قصوى بالنسبة لك. وهذا يعني أنك دائمًا ما تأخذ جودة المواد في الاعتبار عند اتخاذ معظم القرارات. 

تختلف جودة المواد المصنوعة من السيليكون والبولي يوريثين الحراري عند مقارنتها جنبًا إلى جنب. المطاط والبلاستيك ليسا نفس المواد. ومع ذلك، عند مقارنتهما في فئاتهما الأوسع، ستجد أنه لا يوجد فرق كبير.

عمر

عمر المادة هو الفترة التي تستغرقها المادة من تاريخ تصنيعها إلى الوقت الذي تفقد فيه جميع خصائصها. هذا هو التعريف المستخدم عند الإشارة إلى هذه المركبات.

يتمتع السيليكون بعمر أطول من مادة TPU. كما أن الحماية من الأشعة فوق البنفسجية التي يتمتع بها السيليكون تجعله يدوم لفترة أطول في معظم البيئات. ولا يمكن قول الشيء نفسه عن مادة TPU التي تميل إلى التفكك بشكل أسرع من السيليكون.

التطبيقات 

يعتمد اختيار المادة في العديد من التطبيقات على عدة عوامل. قد يكون السيليكون والبولي يوريثين الحراري مناسبين للعديد من المتطلبات، ولكن الاختيار النهائي للمركب قد يعتمد على العديد من العوامل الخارجية. أولاً، السيليكون عبارة عن مادة مرنة، بينما البولي يوريثين الحراري عبارة عن مادة صلبة بالحرارة.

تطبيقات السيليكون متخصصة للغاية. هذه هي التطبيقات التي تم اختيارها بعناية بعد جمع الكثير من المعلومات حول حالات الاستخدام. بعضها يشمل؛

• الأجهزة الطبية:  يتم استخدام السيليكون في صناعة الغرسات الطبية والعدسات والقسطرة وغيرها من الملحقات الحيوية المتوافقة.
• المنتجات المنزلية:في منازلنا، هناك العديد من المنتجات المصنوعة من السيليكون. وهي تشمل؛ أدوات المطبخ، والمواد المانعة للتسرب للأجهزة، العاب للاطفال والكبارتستفيد معظم هذه الألعاب من طبيعة السيليكون غير السامة.
• تطبيقات السيارات: ستنهار صناعة السيارات لولا المطاط القوي مثل السيليكون. فهو يستخدم في تصنيع حشوات, خراطيم, الأختام، وما إلى ذلك.

تطبيق إضافي ذو صلة

• حافظة الهاتف
• سوار الساعة
• غطاء لوحة المفاتيح
• زجاجة ماء
• لوح التقطيع
• إطار لوحة الترخيص

من ناحية أخرى، تم تحديد حالات استخدام TPU بناءً على العديد من العوامل. على سبيل المثال، تجعل متانة المادة مثالية للأحذية والمعدات الرياضية وإلى حد ما أجزاء السيارات.

TPU مقابل السيليكون: أيهما يجب مراعاته؟

عندما تواجه معضلة الاختيار بين السيليكون والبولي يوريثين الحراري، فأنت بحاجة إلى خريطة إرشادية للعثور على المادة المثالية. بعد قراءة هذا المقال، أصبح لديك الآن فهم أفضل للمادتين. ومع ذلك، لا تزال المعضلة قائمة.

من النقاط الرئيسية التي يجب مراعاتها هي مواصفات حالة الاستخدام المقصودة. ما نوع الخصائص التي يبحثون عنها؟ مع فهم أن بعض هذه الخصائص متداخلة، يجب أن تكون حذرًا إلى حد ما هنا. لذلك، استرشد بمتطلبات المجال مثل مقاومة مادة كيميائية معينة.

لن يكون هناك إجابة مباشرة على أي واحد يجب أن نأخذه في الاعتبار. ومع ذلك، من خلال التفكير السليم، سوف تتمكن من التغلب على المعضلة واتخاذ الاختيار الصحيح. وهذا مهم لأنه من المؤكد أنك ستجد المادة المناسبة للوظيفة.

خاتمة

لقد أثبتت مادة البولي يوريثين الحرارية والسيليكون أنها بوليمرات صناعية موثوقة للغاية. ومع ارتفاع الطلب على المزيد من البوليمرات، ستستمر عملية تصنيع هذه المواد لتلبية الطلب. ولصالحك، لديك الآن فهم أفضل لها إذا كنت تخطط لاستخدامها في مشروعك التالي.

 

المزيد من الموارد:

السيليكون مقابل البولي كربونات – المصدر: LEGENDAY

هل السيليكون سام؟ – المصدر: LEGENDAY

EPDM مقابل السيليكون – المصدر: LEGENDAY

طلاء السقف المصنوع من السيليكون مقابل طلاء السقف المصنوع من الأكريليك – المصدر: LEGENDAY

هل السيليكون عبارة عن مطاط أم إلاستومر أم بوليمر؟ – المصدر: LEGENDAY