دليل إلى الإيلاستومر الحراري البلاستيكي

إن تفرد مادة الإيلاستومر بالحرارة يجعلها الخيار المفضل لدى العديد من الشركات المصنعة. في الواقع، لا تتميز هذه المادة بالمرونة فحسب، بل إنها تجمع بين خصائص البلاستيك والمطاط. يبدو الأمر مثيرًا للاهتمام، أليس كذلك؟ حسنًا، قد ترغب في تناول فنجان من القهوة أثناء قراءتك لمعرفة المزيد عن هذه المادة غير العادية، وسوف يكون الأمر يستحق ذلك.

معنى الإيلاستومرات الحرارية البلاستيكية

تُعرف اللدائن الحرارية المرنة أحيانًا باسم المطاطات الحرارية المرنة. فهي تجمع بين خصائص اللدائن الحرارية المرنة واللدائن الحرارية، وتتمتع بمزايا كلٍ من المطاط والبلاستيك. وهي تنتمي إلى فئة البوليمرات المشتركة أو الخلائط الفيزيائية من البوليمرات، وغالبًا ما تكون من المطاط والبلاستيك. وعلى الرغم من أن أنواعًا أخرى من اللدائن المرنة تُصنف ضمن المواد المتصلبة حراريًا، إلا أن الأمر يختلف بالنسبة لللدائن الحرارية المرنة، مما يُسهل تصنيعها من خلال عمليات البثق والقولبة بالحقن.

بالإضافة إلى ذلك، تتمتع الإيلاستومرات الحرارية البلاستيكية بخصائص تتجاوز درجات حرارة ذوبانها، مما يجعل من السهل جدًا تشكيلها في شكل مواد مصنعة. عندما تستخدم الإيلاستومرات الحرارية البلاستيكية ضمن نطاق درجات حرارتها، فإنها تظهر سلوك الإيلاستومر دون تشابك أثناء التصنيع، ويمكن إعادة معالجتها وإعادة تشكيلها.

مميزات الإيلاستومر الحراري البلاستيكي

تعتبر مادة الإيلاستومر مادة إيلاستومرية حرارية عندما تلبي المعايير التالية: 

• يجب أن يكون قادرًا على التمدد إلى حد معين دون أن ينكسر ويعود إلى شكله الأصلي عند إزالة الضغط.
• يمكن تسخينه على درجات حرارة عالية حتى يصل إلى نقطة الانصهار.
• لا يتشوه بشكل دائم عند تعرضه لضغط أو حمل مستمر بمرور الوقت.

تتضمن ميزات الإيلاستومر الحراري البلاستيكي الأخرى ما يلي:

• قوة تأثير عالية
• خصائص كهربائية ممتازة 
• انخفاض الثقل النوعي
• مقاومة جيدة للتمزق والتآكل 
• تتمتع بضغط منخفض 
• مقاومة ممتازة للمواد الكيميائية والعوامل الجوية
• تقاوم درجات الحرارة المنخفضة والعالية عادةً من -30 درجة مئوية إلى +140 درجة مئوية
• قابلية إعادة التدوير
• قابلية التلوين

أنواع الإيلاستومرات الحرارية البلاستيكية 

اقرأ أدناه للحصول على فهم صحيح لأنواع الإيلاستومرات الحرارية البلاستيكية.

1. TPE-S: كوبوليمر كتلة ستيرينية
2. TYP-O: إلاستومر البولي أوليفين الحراري
3. النوع الخامس: المواد البلاستيكية الحرارية المفلكنة
4. TPE-U: إلاستومر البولي يوريثين الحراري 
5. MPR: المطاط القابل للمعالجة بالصهر
6. TPE-E: إلاستومر البوليستر الحراري البلاستيكي
7. TPE-A: إلاستومر أميد ترموبلاستيكي

درجات الإيلاستومر الحراري البلاستيكي

يأتي الإيلاستومر البلاستيكي الحراري بدرجات وأنواع مختلفة، وعندما تفهمها بشكل صحيح، فسوف تتمكن من اتخاذ قرار مستنير بشأن ما تريده حقًا. فيما يلي الأنواع والدرجات التي ستجدها في الإيلاستومر البلاستيكي الحراري:

كتلة البوليمرات الستيرينيك 

يتكون هذا النوع من المطاط اللدائني الحراري من بوليمرات مشتركة ثنائية الطور، تتألف عادةً من أجزاء صلبة وأخرى لينة. تمنح الأجزاء الصلبة، المكونة من ستايرين، خصائص لدائنية حرارية مثل السلامة الهيكلية والقوة والثبات في شكل المادة، خاصةً عند التشغيل في درجة حرارة الغرفة. أما الأجزاء اللينة، المكونة من بوداتين، فتمنح الخصائص المطاطية، مما يُكسب البوليمر المشترك المرونة والقدرة على التمدد والعودة إلى شكله الطبيعي. تُستخدم بوليمرات الستايرين المشتركة في صناعة الأحذية والمواد اللاصقة وتعديلات البيتومين، وغيرها من التطبيقات التي تتطلب مقاومة كيميائية منخفضة.

إلاستومرات البولي أوليفينات الحرارية

تُصنع هذه المواد من البولي بروبيلين (PP) إلى جانب مطاط EPDM غير المرتبط، مع العلم أن إضافة بعض الروابط المتشابكة قد تُحسّن أحيانًا من خصائص مقاومة الانضغاط والحرارة. ستجد مطاطات البولي أوليفين الحرارية في مصدات السيارات، ولوحات القيادة، وغيرها من التطبيقات التي تتطلب متانة أعلى من مطاطات البولي بروبيلين التقليدية.

مبركنات اللدائن الحرارية

يحتوي هذا النوع من الإيلاستومر الحراري البلاستيكي على مركب من مطاط البولي بروبلين والمطاط الإيثيلين بروبيلين ديميثيل ميثيلين مثل المطاط الحراري، على الرغم من أنه يمنحك الأداء المتقدم للمطاط الحراري. والسبب في ذلك هو أن عملية البركنة الخاصة به تتم أثناء عملية التركيب. ستجده في التطبيقات التي تكون فيها مقاومة الحرارة حتى 120 درجة مئوية ذات أهمية قصوى، فضلاً عن تطبيقات أخرى مثل أختام السيارات وأختام الأنابيب، وعزل الكابلات الكهربائية، وأنظمة الخراطيم والأنابيب، وما إلى ذلك.

البولي يوريثين بالحرارة

تأتي هذه الأنواع من المواد في نوعين مختلفين، وهما البولي إيثر يوريثين أو البوليستر. تتمتع هذه المواد بمقاومة ممتازة للتمزق والتآكل ومقاومة الانحناء والتعب، مما يجعلها مفيدة في تطبيقات مختلفة مثل الأسلاك والكابلات ونعال الأحذية والأحزمة الصناعية وما إلى ذلك.

كوبوليستر لدن بالحرارة

هذه الأنواع من الإيلاستومرات الحرارية البلاستيكية مثالية للمواقف التي تتطلب مقاومة للحرارة تصل إلى 140 درجة مئوية ومقاومة للمواد الكيميائية. يتم استخدام TPE في الأحذية والمنفاخات المصنوعة من مادة النفخ، وتطبيقات الخراطيم الصناعية، والأسلاك والكابلات، وما إلى ذلك نظرًا لمقاومتها الممتازة للتعب والإجهاد.

البولياميدات بالحرارة 

البولي أميدات الحرارية هي نوع من أنواع الإيلاستومرات التي تتميز بخواص كيميائية وحرارية وميكانيكية ممتازة. يمكنك إذابتها وإعادة تشكيلها ولن تفقد خصائصها الجوهرية لأنها ذات طبيعة حرارية بلاستيكية. يمكن معالجة البولي أميدات الحرارية من خلال القولبة بالحقن والبثق وما إلى ذلك وهي تنتمي إلى مجموعة المواد الحرارية البلاستيكية. ستجدها غالبًا في تغليف الكابلات ومكونات الطائرات.

الإيلاستومرات الحرارية البلاستيكية غير المصنفة

تتميز هذه الأنواع من المطاط الصناعي بخصائص مماثلة لخصائص المطاط المبركن في تخفيف الضوضاء وتخفيف الضغط. كما تتمتع بمقاومة كيميائية أعلى، وخاصة للزيوت والشحوم، مما يجعلها مناسبة للتطبيقات عالية المتطلبات مثل شرائط الطقس في السيارات، ومقابض اليد، وغيرها من الحالات التي تتطلب استخدام ABS والبولي كربونات والترابط مع PVC. 

خصائص الإيلاستومر البلاستيكي الحراري

تتميز مواد TPE المختلفة بخصائص مختلفة. ومع ذلك، يتم تحديد خصائصها عادةً من خلال مورفولوجيتها وكيميائيتها وطبيعة مكوناتها. تؤثر نسب الطور الصلب واللين أيضًا على خاصية معينة، مما يؤدي إلى مجموعة متنوعة من TPEs البلاستيكية في مجموعات مختلفة.

استقرار الأشعة فوق البنفسجية

تتمتع الإيلاستومرات الحرارية البلاستيكية بإشعاع فوق بنفسجي ممتاز يجعلها تتحمل الظروف الجوية القاسية خاصة في الأنشطة الخارجية. ومع ذلك، فإن العديد من أنواع TPEs لها إشعاع فوق بنفسجي متفاوت مما يجعل بعضها عرضة لإشعاع فوق بنفسجي أعلى أو أقل.

خصائص العزل

إن مستوى الاستقطاب المتاح هو ما يحدد العزل الكهربائي لـ TPE. لا تتمتع معظم الإيلاستومرات الحرارية بنفس العزل الكهربائي، فهي تتراوح من الجيد إلى الممتاز. لا يمكنك العثور عليها تحت هذا النطاق، ولهذا السبب تتمتع كابلات الإيلاستومرات الحرارية عادةً بجودة عالية.

المرونة

من بين الخصائص الرائعة الأخرى لـ TPE المرونة الممتازة وقوة التأثير العالية والاستطالة والخصائص الديناميكية ومقاومة درجات الحرارة المنخفضة -30 درجة. بالإضافة إلى ذلك، لا تحتاج TPE إلى عوامل تقوية أو مثبتات أو مركبات أو أنظمة معالجة، مما يجعلها أكثر فائدة لتحسين المواد الخام وتناسق المنتجات المصنعة.

مقاومة كيميائية

إن المقاومة الكيميائية للإيلاستومرات البلاستيكية الحرارية هي نتيجة لشكلها وكيمياءها. في الواقع، وفقًا للأبحاث، فإن مادة TPE تميل إلى مقاومة اللهب. هذه المقاومة الكيميائية هي ما يجعلها مميزة ومفيدة في العوامل البيئية المختلفة. 

الخصائص الحرارية

يتم تحديد نقطة انصهار وأداء الإيلاستومر البلاستيكي الحراري من خلال خصائصه الحرارية. تتراوح نقطة انصهاره من 260 إلى 320 درجة مئوية. يتم التحكم في درجة حرارة الغرفة والأداء الميكانيكي الأعلى من خلال المرحلة الصلبة ونقطة الهشاشة، ويتم التحكم في أداء درجة حرارة الشمس من خلال المرحلة اللينة. 

خصائص الميكانيكية

تذكر أننا ذكرنا سابقًا أن TPE له طور صلب وطور ناعم. وبالتالي، فإن القوة الميكانيكية والصلابة (معامل المرونة)، والصلابة، ومقاومة التمزق، والتآكل، والشد، والضغط فوق درجة حرارة الغرفة وتحت نقاط التليين تتأثر بالطور الصلب لـ TPE.

فوائد الإيلاستومر الحراري البلاستيكي

إن فهم فوائد الإيلاستومر الحراري البلاستيكي مهم للغاية لمعرفة ما إذا كانت المادة ستلبي احتياجاتك ومعاييرك:

متعدد الاستخدامات: يمكنك استخدام مادة اللدائن الحرارية المرنة في منتجات وبيئات متنوعة نظرًا لطبيعتها متعددة الاستخدامات.

صديقة للبيئة: مواد TPE هي منتجات من البلاستيك غير السام القابل لإعادة التدوير، وغير مهيجة، ولا تسبب أي ضرر للبشر، مما يعني أنها خيار مثالي من وجهة نظر بيئية.

فعال من حيث التكلفة: يمكنك استخدام مادة TPE بدلاً من مواد أخرى مثل السيليكون واللاتكس المطاطي الطبيعي ومركبات كلوريد البولي فينيل (PVC) نظرًا لكفاءتها وفعاليتها من حيث التكلفة.

مطابقة الألوان: يتميز مظهر مادة TPE بأنه جذاب ويمكنك تخصيصها لتناسب مجموعة كاملة من الألوان والتشطيبات نظرًا لقدرتها على التكيف مع مختلف الألوان والأصباغ.

تطبيقات الإيلاستومر الحراري البلاستيكي

فيما يلي بعض الصناعات التي يمكن أن تجد فيها إلاستومرات الحرارية البلاستيكية:

1. صناعة السيارات: في صناعة السيارات، يتم استخدام الإيلاستومرات الحرارية البلاستيكية لإنتاج أختام الطقس، وحلقات الأنابيب، وتغليف الزجاج، وأحزمة القيادة، والحلقات الدائرية، وما إلى ذلك بسبب مقاومتها للحرارة والمواد الكيميائية.
2. البناء: يتم استخدامها للنوافذ والأبواب والأختام المبثوقة وأختام التحديق وأختام الأنابيب وما إلى ذلك في صناعة البناء بسبب مقاومتها الممتازة للطقس ومرونتها.
3. السلع الاستهلاكية: تُستخدم الإيلاستومرات الحرارية البلاستيكية في السلع الاستهلاكية مثل مقابض الأدوات الكهربائية، والألواح ذات القاعدة الدافعة، وأغطية التحكم عن بعد، وأغطية الهواتف المحمولة، وما إلى ذلك بسبب قدرتها على الحفاظ على الوظائف في ظروف مختلفة.
4. الطب: تستخدم الصناعة الطبية الإيلاستومرات الحرارية البلاستيكية في أختام الحقن والحقائب والأختام والصمامات وأنابيب التنفس والقسطرة، وذلك بسبب توافقها الحيوي وتوافقها مع التعقيم.
5. ملابس القدم: تُصنع أدوات الغوص والتزلج مثل الزعانف، وأنابيب التنفس، والأقنعة، وأحذية التزلج، ومقابض أعمدة التزلج من مادة الإيلاستومر الحرارية لتحسين قابلية الارتداء والأداء.

طرق تصنيع الإيلاستومر الحراري البلاستيكي

يمكن تصنيع الإيلاستومر الحراري البلاستيكي بثلاث طرق وهي: 

حقن صب

إن عملية القولبة بالحقن هي طريقة شائعة لمعالجة الإيلاستومرات البلاستيكية الحرارية. وفي هذا النوع من الطرق، لا يوجد هدر في التكوين كما أنها تتمتع بإنتاجية عالية. وتُستخدم طريقة القولبة بالحقن على نطاق واسع في تطبيقات مختلفة مثل الأنابيب والرغوات وما إلى ذلك. وهي تنطبق على كل من الحقن بالإدخال والحقن المشترك. وفي الأنابيب الساخنة، تعمل الإيلاستومرات البلاستيكية الحرارية بشكل مشابه للمواد البلاستيكية الحرارية الأخرى أثناء القولبة بالحقن مع وجود مشاكل قليلة أو معدومة.

مصنع إنتاج القطاعات

يمكنك استخدام البثق لتشكيل أشكال مختلفة. ومن الأمثلة الجيدة على الأدوات التي يستخدمها المصنعون البثق بمسامير مفردة، بينما يستخدم البعض أدوات خاصة مثل البراغي ثلاثية الأقسام أو البراغي الحاجزة لتحقيق أداء أفضل. عند استخدام طريقة البثق لتصنيع الإيلاستومر الحراري البلاستيكي، يمكن تحقيق أشكال مثل الرغوة والأنابيب والألواح المسطحة، مما يجعلها طريقة موصى بها إذا كنت تريد إنتاج منتجات متنوعة.

الطباعة 3D

تُعَد المواد ذات الخواص المشابهة للمطاط ضرورية للتطبيقات التي تتطلب المرونة والليونة. كان من المستحيل في السابق طباعة المطاط التقليدي، وهو مادة صلبة بالحرارة، بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد. ومع ذلك، سعى المصنعون إلى إيجاد بدائل، مما أدى إلى استخدام خيوط TPE، التي تحاكي المطاط المرن.

يعتبر البولي يوريثين الحراري البلاستيكي (TPU)، النوع الأكثر شيوعًا للطباعة ثلاثية الأبعاد، ويعمل مع تقنيات FDM وSLS. تجعله مرونته مثاليًا لإنشاء أجزاء قابلة للثني أو التعديل، مثل السدادات والأحزمة والينابيع وحافظات الهواتف.

خاتمة

تلعب الإيلاستومرات الحرارية البلاستيكية دورًا مهمًا في العديد من الصناعات والتطبيقات نظرًا لخصائصها ومزاياها الممتازة مقارنة بأنواع أخرى من المواد. سيساعدك فهم درجاتها كما هو مذكور في هذه المقالة على فهم الدرجة الفعلية المثالية لتطبيقك.

المزيد من الموارد:

سيليكون LFGB مقابل سيليكون FDA: ما الفرق؟ – المصدر: TOGOHK

أهم 10 فوائد للسيليكون يجب أن تعرفها – المصدر: TOGOHK

ما هي عملية تقويم مطاط السيليكون؟ – المصدر: TOGOHK