البلاستيك المتصلد بالحرارة مقابل البلاستيك اللدائني بالحرارة: أفضل أنواع البلاستيك لمشروعك

المواد الصلبة بالحرارة مقابل المواد البلاستيكية الحرارية

كثيرًا ما يخلط المستخدمون النهائيون والتجار بين المواد المتصلبة حراريًا والمواد البلاستيكية الحرارية. فعلى الرغم من تشابههما ظاهريًا، إلا أن هذه المواد البلاستيكية تتصرف بشكل مختلف. لا يمكن إعادة تشكيل المادة المتصلبة حراريًا في البداية، بينما يمكن إعادة تشكيل المادة البلاستيكية الحرارية. وهذا عامل بالغ الأهمية في تصنيع المواد البلاستيكية الحرارية باستخدام الحاسب الآلي والمواد المتصلبة بالحرارة. 

تتجلى هذه الخاصية من خلال ارتفاع درجة حرارة الانحراف الحراري (HDT) ودرجة حرارة الانصهار للمواد المتصلبة بالحرارة. كما تمتد لتشمل أنواع التطبيقات لكليهما. تُعدّ المواد البلاستيكية المتصلبة حرارياً مناسبة تماماً للتطبيقات عالية الأداء، مثل قطع غيار الطائرات والسيارات. أما المواد البلاستيكية الحرارية، فتتميز بنطاق استخدام أوسع؛ إذ تُستخدم في أواني الطهي والأجهزة الطبية والتغليف وغيرها من المجالات. 

سنتناول المزيد حول هذه الاختلافات وغيرها لاحقًا، ولكن دعونا أولاً نتعرف على كل مادة من هذه المواد.

 

ما هو البلاستيك المتصلد بالحرارة؟ 

البلاستيك المتصلد بالحرارة، أو البوليمر المتصلد بالحرارة، أو ببساطة البلاستيك المتصلد بالحرارة، هو نوع من البلاستيك يخضع لعملية معالجة غير قابلة للانعكاس. يؤدي التشابك إلى تكوين شبكة ثلاثية الأبعاد قوية تتألف من روابط قوية. 

بنية التشابك الحراري المتصلب

تُتيح هذه الروابط القوية للبلاستيك المتصلد حرارياً إمكانية إعادة تشكيله بعد مرحلة التصلب. كما يتميز هذا البلاستيك بمقاومة فائقة للهجمات الكيميائية والحرارة. إن السلامة الهيكلية الفائقة لهذا النوع من البلاستيك، حتى في البيئات القاسية، هي السبب الأكبر الذي يدفع المصنعين إلى استخدامه في التطبيقات الصعبة. 

الخصائص الرئيسية للبوليمرات المتصلبة بالحرارة هي:

• صلابة وقوة عاليتان
• مقاومة حرارية عالية
• عزل كهربائي ممتاز 
• صلابة فائقة 
• الاستقرار الكيميائي

تتوفر المواد المتصلبة حرارياً في فئات متنوعة، تشمل الميلامين والسيليكون وراتنجات الإيبوكسي والبولي يوريثان. سيتم تناول المزيد حول أنواع البوليمرات المتصلبة حرارياً أدناه. 

أنواع البوليمرات المتصلبة بالحرارة

تشمل الفئات الرئيسية للبوليمرات المتصلبة بالحرارة البولي يوريثان، وراتنجات السيليكون، وراتنجات الأمينو، وراتنجات البوليستر، وراتنجات الفينول، وراتنجات الإيبوكسي. 

البولي يوريثان 

تتميز هذه البوليمرات المتصلبة حرارياً بتعدد استخداماتها، إذ يمكن أن تكون قابلة للتشكيل أو لينة حسب عملية التصنيع. ولهذا السبب، تُعدّ البولي يوريثانات مثالية للتصنيع حسب الطلب. 

أجزاء من البولي يوريثان

تتمثل الخصائص الرئيسية لهذه الفئة من البوليمرات في مقاومة التآكل، ومقاومة الصدمات، والاستقرار في الماء، والمرونة في درجات الحرارة المنخفضة. 

راتنجات السيليكون 

تتميز راتنجات السيليكون ببنية متشابكة. ومن أبرز خصائصها: الخصائص العازلة، وانخفاض التوتر السطحي، ومقاومة فائقة للعوامل الجوية. تُستخدم هذه المواد البلاستيكية المتصلبة حرارياً في تصنيع مواد مانعة للتسرب عالية الجودة ومقاومة للعوامل الجوية، بالإضافة إلى قطع عازلة كهربائية. 

الراتنجات الأمينية 

تتميز راتنجات الأمينو بخصائص بارزة، منها مقاومة الخدش والعزل والصلابة. يمكنك طلب قطع مصنوعة من هذه الراتنجات لمقاعد المراحيض والمقابس والأحواض وأسطح العمل في المطابخ.  

سطح عمل المطبخ

راتنجات البوليستر 

تشتهر المواد البلاستيكية المقواة بالألياف الزجاجية بعزلها الجيد وصلابتها ومتانتها. وتُستخدم بشكل أساسي في صناعة البلاستيك المقوى بالألياف الزجاجية. وتُصنع قوارب الكاياك من هذا البلاستيك الحراري الموثوق. 

الراتنجات الفينولية

هذه المواد البلاستيكية صلبة ولكنها سهلة التشكيل إلى أشكال معقدة. كما أنها مقاومة للحرارة. يستخدمها المصنعون في صناعة كرات السنوكر، والتروس، وأغطية الزجاجات، وغيرها من الأجزاء. 

تروس من الراتنج الفينولي

راتنجات الايبوكسي

تتميز راتنجات الإيبوكسي بمقاومتها للحرارة والمواد الكيميائية، فضلاً عن كونها عازلة جيدة للكهرباء والحرارة. ومع ذلك، فإن هذه المواد البلاستيكية عرضة للكسر عند الاصطدام بسبب هشاشتها. اتصل بنا للحصول على مزيد من المعلومات حول هذه المواد البلاستيكية البوليمرية المتصلبة حرارياً وتطبيقاتها المحتملة في مشاريعك. 

فوائد البلاستيك المتصلد بالحرارة

ضع في اعتبارك المزايا التالية للبلاستيك المتصلد بالحرارة.

• مقاومة كيميائية
• عزل كهربي 
• المقاومة للحرارة
• السلامة الهيكلية 

قيود البلاستيك المتصلد بالحرارة 

لهذه المواد البلاستيكية القيود التالية.

• عملية المعالجة لا رجعة فيها.
• هشاشة 
• تعقيد المعالجة 

تطبيقات البلاستيك المتصلد بالحرارة 

تُستخدم المواد المتصلبة حرارياً على نطاق واسع في العديد من الصناعات. ومن أمثلة البلاستيك المتصلب حرارياً: الصناعات الكهربائية والإلكترونية، والبناء، وطاقة الرياح، والقطاع الصناعي، والأجهزة المنزلية، والسيارات، والطيران. 

كهربائي إلكتروني: تُستخدم المواد البلاستيكية المتصلبة بالحرارة في صناعة المفاتيح والمقابس والعلب والموصلات والمحطات الطرفية ولوحات الدوائر المطبوعة (PCBs) نظرًا لمقاومتها للحرارة وعزلها الكهربائي. 

عزل الأسلاك الكهربائية

البناء والتشييدتعتمد هذه الصناعة على مقاومة المواد الكيميائية والرطوبة للمواد المتصلبة بالحرارة في الأنابيب، والصفائح المضغوطة عالية الضغط (HPL)، ورغوة البولي يوريثان، من بين تطبيقات أخرى. 

طاقة الرياحتتميز شفرات توربينات الرياح المصنوعة من راتنج البوليستر أو الإيبوكسي بمقاومتها للتآكل والتلف الكيميائي والإجهاد. كما أنها تتمتع بنسبة عالية من القوة إلى الوزن.   

القطاع الصناعيفي البيئات ذات درجات الحرارة العالية والتي تحتوي على مواد كيميائية متنوعة، تُعد المواد المتصلبة حرارياً أساسية. تُستخدم هذه المواد في مكونات مثل التروس والبكرات والقوالب. 

معدات منزليةتُستخدم المواد المتصلبة بالحرارة في الأجهزة المنزلية لتطبيقات متنوعة، بما في ذلك المقابض والمكونات الكهربائية والطلاءات الداخلية للأفران وأسطح العمل والأزرار. 

سياراتتُستخدم المواد البلاستيكية المتصلبة بالحرارة في العديد من أجزاء السيارات، بما في ذلك الدعامات الهيكلية، وأغلفة البطاريات، وأغطية المحركات، ووسادات الفرامل. 

الطيرانفي هذه الصناعة المتطلبة، يُمكن استخدام المواد المتصلبة بالحرارة في هياكل الأجنحة وهياكل الطائرات. وتُعدّ هذه من المجالات التي يُعتبر فيها الوزن الخفيف والسلامة المثلى من الاعتبارات الأساسية. 

 

ما هو البلاستيك الحراري؟

تُعد المواد البلاستيكية الحرارية فئة أخرى من البوليمرات، وهي مشهورة بقدرتها على إعادة التسخين وإعادة الصهر وإعادة التشكيل، مع احتفاظها ببنيتها الكيميائية. تتميز هذه الجزيئات ببنية جزيئية فريدة تحددها قوى ضعيفة بين المونومرات، كما هو موضح في الصورة أدناه. 

البنية الجزيئية للبلاستيك الحراري

اقرأ المزيد عن فئات أخرى من البوليمرات من خلال هذه المقارنة: 

TPE مقابل TPR 

أنواع مختلفة من البوليمرات الحرارية

يقدم السوق عدة أنواع من اللدائن الحرارية، بما في ذلك ABS (أكريلونيتريل بوتادين ستايرين)، والبولي كربونات، والأكريليك، وبولي فينيل كلوريد، والبوليسترين، والبولي إيثيلين. لكل من هذه الأمثلة من المواد البلاستيكية الحرارية خصائص فريدة تناسب تطبيقات محددة. 

إليكم جدولاً يسلط الضوء على هذه الأنواع من اللدائن الحرارية.

لدن بالحرارة	الخصائص والتطبيقات النموذجية
عضلات المعده	عازل كهربائي قوي قطع غيار السيارات، ألعاب
البولي كربونات	شفاف، مقاوم للحرارة، قوي السيارات والإلكترونيات والطب والبناء
أكريليك	واضح، متين عدسات النظارات، والخوذات
البولي فينيل كلورايد	مقاوم للمواد الكيميائية وخفيف الوزن  أعمال التسقيف، والمزاريب، وتكسية الجدران الخارجية
البوليسترين	مقاوم للعوامل الجوية، صلب أدوات المائدة والتغليف
هل البولي إيثيلين مادة لدنة بالحرارة؟ نعم، هو كذلك.	مقاوم للمواد الكيميائية، ومقاوم للتآكل، ومقاوم للصدمات، واقتصادي. يحظى بشعبية كبيرة.  التعبئة والتغليف، خزانات المواد الكيميائية، الأكياس البلاستيكية، الزجاجات

هل مادة PVC من المواد البلاستيكية الحرارية أم من المواد البلاستيكية المتصلبة حرارياً؟

البولي فينيل كلوريد (PVC) مادة لدنة حرارية، ويتضح ذلك من سهولة تليينه عند تسخينه وتحوله إلى سائل عند تعرضه لمزيد من الحرارة. وهو بوليمر غير متبلور، إلى جانب مواد أخرى مثل الأكريليك والبولي كربونات (PC) وبولي ميثيل ميثاكريلات (PMMA). 

فوائد البوليمرات الحرارية 

توفر هذه المواد البلاستيكية البوليمرية المزايا التالية؛

• سهل المعالجة
• خفيف الوزن
• تصميم رائع ومرونة تصنيع عالية
• سهلة إعادة التدوير والاستخدام
• مقاومة الصدمة 

محددات البوليمرات الحرارية

هذه هي العيوب الشائعة للمواد البلاستيكية الحرارية؛

• تميل إلى الذوبان أو التليين عند درجات الحرارة العالية 
• عادة ما تكون أغلى من المواد المتصلبة بالحرارة

تطبيقات اللدائن الحرارية 

فيما يلي أكثر التطبيقات شيوعًا للمواد البلاستيكية الحرارية، والتي تشمل صناعة السيارات، وصناعة البناء، وصناعة التعبئة والتغليف، وصناعة السلع الاستهلاكية. 

صناعة السياراتتُستخدم المواد البلاستيكية الحرارية في تصنيع الأجزاء خفيفة الوزن مثل أنظمة الأنابيب وخزانات الوقود، مما يُساهم في تحسين كفاءة استهلاك الوقود في السيارات. 

صناعة البناء والتشييدتُستخدم المواد البلاستيكية الحرارية على نطاق واسع في العزل والأنابيب. ويُقدّر هذا القطاع هذه المواد لسهولة تركيبها ومقاومتها للتآكل. 

صناعة التغليفتتطلب مساحات تغليف الأطعمة والمشروبات مواد مرنة وسهلة التشكيل، وهي متوفرة على شكل مواد بلاستيكية حرارية.  

عبوات تغليف الطعام المصنوعة من البلاستيك الحراري

صناعة السلع الاستهلاكيةفيما يتعلق بالسلع الاستهلاكية، تُعدّ الأسطح الملساء والمظهر النظيف وقابلية التشكيل للمواد البلاستيكية الحرارية من المزايا القيّمة. ومن أمثلة هذه المنتجات الألعاب ومكونات المكاتب ووحدات الإضاءة.

المواد المتصلبة بالحرارة مقابل المواد البلاستيكية الحرارية: أي نوع من البلاستيك يجب أن أستخدم؟ 

للحصول على الأداء الأمثل، وطول العمر، والفعالية من حيث التكلفة من نوعي البلاستيك، فإن الاعتبارات الرئيسية هي التركيب الكيميائي، والبنية، ونقطة الانصهار، والمعالجة/التصنيع، وإمكانية إعادة الاستخدام، والتطبيقات. 

المواد المتصلبة بالحرارة مقابل المواد البلاستيكية الحرارية: التركيب الكيميائي والبنية 

أول ما يجب تذكره هو أن المواد المتصلبة حرارياً والمواد البلاستيكية الحرارية تختلف في تركيبها الكيميائي وبنيتها. هذه الاختلافات الجوهرية هي التي تحدد كيفية تصرف البلاستيك عند معالجته. في المواد المتصلبة حرارياً، يتحدد تركيبها بسلاسل بوليمرية ثلاثية الأبعاد مترابطة بشكل دائم. لا يمكن عكس الروابط الكيميائية بمجرد تكوينها أثناء عملية التصلب. هذه الخاصية غير القابلة للانعكاس هي ما يميز المواد المتصلبة حرارياً عن المواد البلاستيكية الحرارية. 

تتميز المواد البلاستيكية الحرارية بسلاسل بوليمرية خطية. هذه السلاسل أضعف نسبياً مقارنةً بسلاسل البوليمر ثلاثية الأبعاد في المواد المتصلبة حرارياً. ويمكنها الانزلاق بسهولة فوق بعضها البعض عند تسخينها. بما أن الروابط بين سلاسل البوليمر الخطية مؤقتة، يمكن إعادة صهر وإعادة تشكيل المواد البلاستيكية الحرارية بسهولة. 

المواد المتصلبة بالحرارة مقابل المواد البلاستيكية الحرارية: نقطة الانصهار 

تكون درجة حرارة تحلل المواد البلاستيكية الحرارية أعلى من درجة انصهارها. لذلك، تلين هذه المواد عند تسخينها، مثلاً بالماء الساخن. كما أنها تتصلب عند إزالة الحرارة. 

تأثير الماء المغلي على أنبوب PVC

على النقيض من ذلك، لا تنصهر المواد المتصلبة بالحرارة مرة أخرى بعد التصلب. وعلى عكس المواد البلاستيكية الحرارية ذات درجة الانصهار المنخفضة، لا يمكن إعادة تشكيل المواد البلاستيكية المتصلبة بالحرارة. 

البوليمرات المتصلبة بالحرارة مقابل البوليمرات البلاستيكية الحرارية: المعالجة والتصنيع 

تُعد معالجة وتصنيع المواد المتصلبة بالحرارة واللدائن الحرارية مسألة تتعلق بالمؤقت مقابل الدائم، والفعال من حيث التكلفة مقابل المكلف. تُعدّ معالجة المواد المتصلبة حرارياً عملية معقدة تتطلب وسيلة لتثبيت البلاستيك بشكل دائم. ويستخدم المصنّعون تقنيات أو حلولاً مثل الحرارة أو الإشعاع. 

نظراً لإمكانية إعادة تسخين وتشكيل اللدائن الحرارية، فإنها تخضع لعدة طرق معالجة. وتُعدّ عمليات قولبة الحقن والطباعة ثلاثية الأبعاد والبثق من التقنيات الشائعة لمعالجة اللدائن الحرارية. يمكنك الحصول على الجودة تصنيع البلاستيك باستخدام الحاسب الآلي خدمات للبلاستيكين. 

المواد المتصلبة بالحرارة مقابل المواد البلاستيكية الحرارية: إمكانية إعادة الاستخدام 

هناك تركيز متزايد على الاستدامة وإمكانية إعادة استخدام الأجزاء، ولذا يدور نقاش مماثل حول المواد المتصلبة حرارياً واللدائن الحرارية. ولا جدال في أن اللدائن الحرارية تتمتع بقابلية أعلى لإعادة الاستخدام والتدوير. 

مصنع لإعادة تدوير البلاستيك

في حين يمكن إعادة استخدام المواد البلاستيكية الحرارية بشكل متكرر وسهل، فإن العملية أكثر تعقيدًا بالنسبة للمواد البلاستيكية المتصلبة بالحرارة. مع ذلك، من المهم التأكيد على الجهود الحثيثة المبذولة للحد من الأثر البيئي لجميع أنواع البلاستيك. ويجري تطبيق استراتيجيات إدارة دورة حياة المنتج في مختلف القطاعات الصناعية لتحقيق استخدام أكثر كفاءة ومسؤولية للمواد البلاستيكية الحرارية واللدائن المتصلبة بالحرارة. 

المواد المتصلبة بالحرارة مقابل المواد البلاستيكية الحرارية: التطبيقات المثالية 

تُعدّ المواد المتصلبة حرارياً مثالية للتطبيقات عالية الأداء. تتطلب هذه التطبيقات أجزاءً ذات موثوقية هيكلية عالية، ومقاومة للحرارة، وثبات كيميائي. وهذا ما يفسر شيوع استخدام المواد المتصلبة حرارياً في العزل الكهربائي وأجزاء صناعة الطيران. 

لكن بالنسبة للأجزاء متعددة الاستخدامات وسهلة التصنيع، يُنصح عمومًا باستخدام اللدائن الحرارية. ويُفضل هذا النوع من البلاستيك للأجزاء المعقدة. كما أن إعادة تدوير هذه المادة سهلة نسبيًا. ومن الأمثلة الشائعة على الأجزاء المصنوعة من اللدائن الحرارية: البراغي، والأجهزة الطبية، والمكونات الإلكترونية. 

هل اللدائن الحرارية أقوى من اللدائن المتصلبة بالحرارة؟

لا، تتمتع المواد المتصلبة بالحرارة عموماً بقوة ميكانيكية أعلى من المواد البلاستيكية الحرارية. كما أنها تتمتع بثبات أبعاد أعلى. وتحافظ المواد المتصلبة بالحرارة على هذه الخصائص بشكل أفضل من المواد البلاستيكية الحرارية بعد التصلب. 

مركب قوي من المواد المتصلبة بالحرارة 

أيهما أرخص، البلاستيك الحراري أم البلاستيك المتصلد حرارياً؟

بالنظر إلى تكاليف التصنيع، غالباً ما تكون المواد البلاستيكية الحرارية أقل تكلفة من المواد البلاستيكية المتصلبة بالحرارة. هذا صحيح، ولكنه ذو صلة إلى حد ما فقط. ومع ذلك، فإن أداء الأجزاء وقوتها ومتانتها هي عوامل أخرى يجب مراعاتها قبل الاختيار بين الاثنين. 

أما فيما يتعلق بتكاليف المواد، فتتميز اللدائن الحرارية بميزة واضحة. فالمواد الخام لللدائن المتصلبة حرارياً أغلى ثمناً، كما أن عملية تصنيعها تستغرق وقتاً أطول. في المقابل، تتيح اللدائن الحرارية إمكانية إنتاج النماذج الأولية بسرعة والتصنيع بكميات كبيرة.

جدول مُلخّص للاختلافات بين البوليمرات المتصلبة بالحرارة والبوليمرات البلاستيكية الحرارية

كما يلخص الجدول أدناه، تختلف المواد البلاستيكية الحرارية والمواد البلاستيكية المتصلبة حرارياً في طرق معالجتها، ونقاط انصهارها، ودرجات حرارة انحراف رأسها، وقابليتها للتشكيل، وتكاليف موادها. وتشمل مجالات المقارنة الأخرى إعادة التدوير والتطبيقات الشائعة. 

الممتلكات	لدن بالحرارة	بالحرارة
درجة حرارة انحراف الحرارة (HDT)	أقل مقارنةً بالمواد المتصلبة بالحرارة	تقنية HDT فائقة الجودة
ذوبان	يلين عند التسخين ويتصلب عند التبريد، على التوالي	لا ينصهر؛ يتحلل عند درجات الحرارة العالية
قابلية الإصلاح	يمكن إعادة صهرها وإعادة تشكيلها عدة مرات	عملية المعالجة لا رجعة فيها
طرق المعالجة	البثق، قولبة الحقن، الطباعة ثلاثية الأبعاد	المعالجة بالحرارة أو الإشعاع
سرعة التصنيع	الإنتاج بكميات كبيرة والنمذجة السريعة	عملية تصنيع أبطأ
تكلفة المادة	عموما أكثر فعالية من حيث التكلفة	أغلى
إعادة الاستخدام وإعادة التدوير	سهلة إعادة التدوير بشكل متكرر	إعادة التدوير أكثر تعقيدًا
أفضل ل	سهولة التصنيع أجزاء معقدة ومتعددة الاستخدامات	الاستقرار الكيميائي، ومقاومة الحرارة، والاستقرار الهيكلي
التطبيقات الشائعة	أدوات الطبخ، والتغليف، والقطع الطبية، والقطع الإلكترونية، والبراغي	تطبيقات عالية الأداء – قطع غيار السيارات، قطع غيار الطائرات،

 

في الخلاصة 

أبرز هذا الدليل الفروقات بين المواد المتصلبة حرارياً والمواد البلاستيكية الحرارية. إن قدرة المواد البلاستيكية الحرارية على إعادة صهرها وتشكيلها بشكل متكرر هي ما يميزها عن غيرها من أنواع البلاستيك. علاوة على ذلك، فإن المواد البلاستيكية الحرارية فعالة من حيث التكلفة، وسهلة المعالجة، ومقاومة للصدمات، ومثالية لإعادة التدوير. 

تُعدّ معالجة المواد المتصلبة حرارياً عملية نهائية لا رجعة فيها. فإذا أُعيد تسخينها، تتلف المادة ببساطة. لكن هذا النوع من البلاستيك يتميز بالعديد من المزايا، بما في ذلك ثبات الأبعاد، ومقاومة الحرارة، ومقاومة المواد الكيميائية. 

تفتخر شركة Boda بتقديمها خدمات عالمية المستوى خدمات تصنيع البلاستيك باستخدام الحاسوب. نعم، التكلفة عامل رئيسي، لكننا نساعد العملاء أيضًا على النظر في الخصائص الفيزيائية والكيميائية والميكانيكية للبلاستيك. 

للحصول على مزيد من المعلومات حول هذه الخدمات، تواصل مع خبرائنا اليوم.