السيليكون مقابل البلاستيك

سيليكون و بلاستيك مادتان أساسيتان في التصنيع الحديث والحياة اليومية، ولهما تطبيقات واسعة النطاق. سواءً في الأدوات المنزلية، أو أدوات المطبخ، أو الأختام الإلكترونية، أو الأجهزة الطبية، فإن هاتين المادتين موجودتان في كل مكان. ورغم تشابه مظهرهما، إلا أن تركيبهما وخصائصهما وتطبيقاتهما تختلف اختلافًا كبيرًا.

في هذه المقالة، سنأخذك خلال الاختلافات الأساسية بين هاتين المادتين الشائعتين من حيث تركيبهما، وعملية الإنتاج، وخصائص المواد، والخصائص البيئية، ومجالات التطبيق ونقاط القوة والضعف الخاصة بكل منهما، لمساعدتك في اختيار الحل المادي الأكثر ملاءمة لمنتجك.

ما هو السيليكون والبلاستيك؟

سيليكون

السيليكون عبارة عن إلاستومر بوليمري صناعي، يتم تصنيعه بشكل أساسي عن طريق ثاني أكسيد السيليكون من خلال عمليات معقدة. إنها مادة غير سامة، عديمة الرائحة، وصديقة للبيئة، تتميز ببنية شبكية ثلاثية الأبعاد فريدة، مما يمنحها مرونة ممتازة ومقاومة للحرارة.

تتضمن تقنيات المعالجة الشائعة للسيليكون ما يلي:

• قالب الضغط
• حقن LSR
• البثق

تعتبر هذه العمليات معقدة نسبيًا، ولكنها قادرة على منح منتجات السيليكون أداءً ممتازًا واتساقًا قويًا للمنتج، خاصة بالنسبة للمعايير العالية لمنتجات الختم الغذائية والطبية والصناعية.

بلاستيك

تستخدم البلاستيكات المنتجات الثانوية للبترول كمواد خام رئيسية وتخضع لتفاعل بلمرة لإنتاج أنواع مختلفة من البلاستيك، مثل البولي إيثيلين (بي إي)، البولي بروبيلين (ص.ب.)، كلوريد البولي فينيل (بي في سي)، البولي كربونات (الكمبيوتر الشخصي)، وما إلى ذلك. بفضل تنوعها، توفر المواد البلاستيكية مرونة أكبر في السعر والأداء وتصميم المظهر.

تعتبر عملية تشكيل البلاستيك عملية ناضجة وفعالة، وتتضمن بشكل رئيسي:

• صب الحقن
• نفخ القوالب
• البثق
• القولبة الدورانية

تعتبر هذه العمليات مناسبة للإنتاج الضخم السريع وتُستخدم على نطاق واسع لمجموعة متنوعة من المنتجات اليومية والصناعية.

مقارنة أداء المواد

مقاومة درجات الحرارة

يتميز السيليكون بمقاومة واسعة لدرجات الحرارة. يمكن استخدام منتجات السيليكون العادية لفترة طويلة في درجات حرارة تتراوح بين -40 درجة مئوية و230 درجة مئوية، بينما يتحمل السيليكون الخاص درجات حرارة عالية تصل إلى 300 درجة مئوية، وهو مناسب بشكل خاص لمستلزمات المطبخ، والمعدات الطبية، ومجالات الختم عالية الحرارة.

تختلف مقاومة البلاستيك للحرارة من مادة لأخرى. تتمتع المواد البلاستيكية العادية، مثل البولي بروبلين والبولي إيثيلين، بمقاومة تتراوح بين 70 و120 درجة مئوية. عند تعرضها لدرجات حرارة عالية، تميل إلى الليونة والتشوه، بل وحتى إطلاق مواد ضارة. حتى في المواد البلاستيكية الهندسية عالية الأداء، يصعب تحقيق مقاومة السيليكون للحرارة.

المرونة والقدرة على الصمود

يتميز السيليكون بمرونة ممتازة وقوة تحمل عالية. فهو لا يشيخ أو يتشوه بسهولة على مر الزمن، ويستعيد شكله بسرعة حتى بعد التمدد أو الثني لفترات طويلة. هذا يجعله مناسبًا بشكل خاص لتطبيقات مثل منتجات الأمومة والطفولة والمنتجات الطبية التي تتطلب مرونة عالية.

البلاستيك عمومًا صلب وأقل مرونة. وهو عرضة للتعب والتشقق والتشوه مع مرور الوقت، خاصةً في درجات الحرارة المنخفضة.

مقاومة المواد الكيميائية وخصائص مكافحة الشيخوخة

يتميز السيليكون بمقاومته للأحماض والقلويات والأشعة فوق البنفسجية والأوزون، ولا يتعرض للشيخوخة بسهولة بسبب العوامل البيئية، مما يجعله مثاليًا للبيئات الخارجية والخاصة.

معظم المواد البلاستيكية معرضة للشيخوخة والاصفرار وحتى إطلاق مواد ضارة بسبب الأشعة فوق البنفسجية أو التآكل الكيميائي أو درجات الحرارة العالية.

الوزن والكثافة

كثافة البلاستيك أقل عمومًا من كثافة السيليكون. لذلك، تتميز المنتجات البلاستيكية بخفة وزنها وسهولة حملها ونقلها، مما يجعلها تتمتع بميزة تنافسية في سوق السلع الاستهلاكية بالجملة.

يعتبر السيليكون أثقل قليلاً، لكن ملمسه أكثر نعومة وحساسية، مع إحساس أقوى بالفئة، مما يجعله أكثر ملاءمة لسوق المنتجات المتوسطة والعالية الجودة.

مقارنة بين السلامة وحماية البيئة

أمان

السيليكون مادة غير سامة وعديمة الرائحة، وتتوافق مع معايير سلامة الأغذية الدولية، مثل إدارة الغذاء والدواء الأمريكية (FDA) وهيئة سلامة الأغذية البريطانية (LFGB). يُستخدم على نطاق واسع في اللهايات، وأدوات المطبخ، والأجهزة الطبية، وغيرها من المنتجات التي تلامس جسم الإنسان مباشرةً. وهو آمن للغاية، وحتى في درجات الحرارة العالية، لا يُطلق السيليكون أي مواد ضارة.

يجب التمييز بين أنواع البلاستيك المختلفة وفقًا لموادها. يُمكن استخدام البولي بروبيلين والبولي إيثيلين الصالحين للأكل بأمان في أدوات المائدة وتغليف الأطعمة، ولكن عند استخدامهما في درجات حرارة عالية، يجب توخي الحذر الشديد لتجنب انبعاث مواد ضارة. قد تُطلق أنواع أخرى من البلاستيك، مثل البولي فينيل كلوريد والبوليسترين، مواد سامة عند درجات الحرارة العالية أو بعد الاستخدام، مما يُشكل مخاطر أمنية معينة.

حماية البيئة

مواد السيليكون قابلة للاحتراق، ولا تُنتج سوى ثاني أكسيد الكربون والماء بعد الاحتراق، دون انبعاثات غازات سامة، مما يجعلها صديقة للبيئة. كما تتميز بعض أنواع السيليكون الخاصة بخصائص قابلة للتحلل. ومع ذلك، لا يزال نظام إعادة تدوير السيليكون غير مثالي، وتكلفة إعادة التدوير مرتفعة.

تكنولوجيا إعادة تدوير البلاستيك متطورة نسبيًا، ويتميز البولي إيثيلين والبولي بروبيلين (PP) بمعدلات إعادة تدوير عالية. ومع ذلك، يصعب إعادة تدوير معظم المنتجات البلاستيكية بالكامل، ولا تتحلل بسهولة بسبب الإضافات المعقدة، مما يؤدي إلى تلوث البيئة بسبب بقائها لفترات طويلة في البيئة.

التطبيقات

تطبيقات السيليكون النموذجية

يتم استخدام السيليكون على نطاق واسع في مجالات الأمومة والطفولة والمطبخ والطب والخارجية بسبب سلامته ومقاومته لدرجات الحرارة العالية ومرونته الجيدة.

التطبيقات البلاستيكية النموذجية

يستخدم البلاستيك على نطاق واسع في السلع المنزلية، وأغطية الأجهزة المنزلية، وأجزاء السيارات والمنتجات الاستهلاكية بسبب خفة وزنه، وسهولة معالجته، ومزاياه منخفضة التكلفة.

تحليل التكلفة واختيار المواد

من حيث التكلفة، تُعدّ المنتجات البلاستيكية أقل تكلفة بكثير من السيليكون، وهي مناسبة بشكل خاص للمنتجات منخفضة السعر التي تتطلب إنتاجًا ضخمًا. يتميز البلاستيك بسرعة المعالجة وانخفاض تكاليف القوالب، مما يجعله مناسبًا للإنتاج قصير الدورة والأسواق سريعة البيع.

رغم ارتفاع تكلفة السيليكون، إلا أن أدائه الممتاز وخصائصه البيئية تجعله أكثر تفضيلاً في هذا المجال، حيث يتطلب متطلبات عالية من حيث السلامة والمتانة والراحة. وتحظى منتجات السيليكون بشعبية كبيرة، لا سيما في أوروبا وأمريكا واليابان وغيرها من الأسواق الراقية التي تركز على حماية البيئة والسلامة.

كيفية الاختيار بين السيليكون والبلاستيك؟

أفضل وقت لاختيار السيليكون:

• يجب أن يظل المنتج على اتصال بالطعام أو جسم الإنسان لفترة طويلة
• يتم استخدام المنتج في البيئات التي تنطوي على درجات حرارة عالية أو منخفضة أو بيئات خارجية قاسية.
• الأسواق المستهدفة تقدر حماية البيئة وجودة المنتج

أفضل وقت لاختيار البلاستيك:

• إنتاج منخفض التكلفة وعالي الحجم
• تصميمات المنتجات التي تتطلب أشكالاً ملونة ومعقدة
• السلع والمنتجات الاستهلاكية التي لا تتطلب مقاومة درجات الحرارة العالية أو المرونة.

بشكل عام، يتميز السيليكون والبلاستيك بمزاياهما الخاصة، وهما مناسبان لمنتجات وتطبيقات مختلفة. عند اختيار مادة، يمكنك اختيار السيليكون أو البلاستيك بذكاء وفقًا لاستخدام المنتج، وطلب السوق المستهدف، وميزانية التكلفة، لتحقيق أفضل توازن بين أداء المنتج وفعاليته من حيث التكلفة.