السيليكون مقابل البولي يوريثين الحراري: أي مادة هي الأفضل لمنتجك القادم؟

هل تواجه صعوبة في الاختيار بين السيليكون والبولي يوريثين الحراري (TPU) لمنتجك؟ اختيار المادة الخاطئة قد يؤدي إلى مشاكل تتعلق بالسلامة وضعف المتانة. سأساعدك اليوم في اتخاذ القرار الصحيح.

يختلف السيليكون والبولي يوريثين الحراري (TPU) بشكل أساسي في المرونة ومقاومة الحرارة. يتميز السيليكون بثبات حراري فائق وخمول كيميائي، مما يجعله مثاليًا للمنتجات الغذائية. بينما يوفر البولي يوريثين الحراري مقاومة أعلى للتآكل وقوة ميكانيكية أكبر. يعتمد اختيارك على ما إذا كنت تُعطي الأولوية لمقاومة الحرارة أم المتانة.

يُعدّ اختيار المادة المناسبة قرارًا بالغ الأهمية لأي مدير منتج. في شركة رويانغ، أمضيتُ سنواتٍ في اختبار كلا المادتين لمعرفة أدائهما في التطبيقات العملية. إليكم تحليلي المُفصّل لمزايا وعيوب كلٍّ منهما.

هل السيليكون أفضل من البولي يوريثين الحراري (TPU) من حيث السلامة والصحة؟

هل يلامس منتجك الجلد أو الطعام؟ يشعر العديد من المصنّعين بالقلق من تسرب السموم إلى منتجاتهم. وهذا قلق مشروع عند بناء علامة تجارية تركز على السلامة والثقة.

يُعدّ السيليكون عمومًا أكثر أمانًا من البولي يوريثين الحراري (TPU) في المنتجات الطبية ومنتجات الأطفال. فهو مادة غير عضوية، وغير سامة، ولا تسبب الحساسية. كما أنه خالٍ من ثنائي الفينول أ (BPA) والفثالات واللاتكس. في حين أن البولي يوريثين الحراري (TPU) آمن في أغلب الأحيان، إلا أنه مادة مطاطية بلاستيكية قد تحتوي على إضافات كيميائية حسب نوعه.

أتذكر عندما بدأتُ مشروع رويانغ لأول مرة عام ٢٠١٢. كان لدينا عميل قلق بشأن سلامة عضاضات الأطفال. اخترنا السيليكون لأنه يبقى ثابتًا حتى عندما يمضغه الطفل لساعات. السيليكون لا يسمح بنمو العفن أو البكتيريا، كما أنه سهل التعقيم جدًا في الماء المغلي. صحيح أن مادة البولي يوريثين الحراري (TPU) تتحمل بعض الحرارة، لكنها ليست مستقرة كيميائيًا كالسيليكون على المدى الطويل.

في الجدول أدناه، أقارن بين خصائص السلامة لكلا المادتين:

عندما أعمل مع العملاء، أنصح دائمًا باستخدام السيليكون في منتجات مثل اللهايات. فهو يمنح الآباء راحة البال. إذا كان هدفك هو ابتكار منتج لقطاع رعاية الأطفال، فإن السلامة هي أولويتك القصوى. يتفوق السيليكون في هذه الحالة لأنه خامل ولا يتفاعل مع الطعام أو الأنسجة الحيوية.

هل تؤثر درجة الحرارة على أداء مادتك؟

هل أنت قلق من ذوبان منتجك أو تكسره؟ قد تؤدي تغيرات درجة الحرارة إلى إتلاف وظائف المواد المختارة بشكل غير مناسب. أنت بحاجة إلى مادة تحافظ على مرونتها في البرد وثباتها في الحر.

يتميز السيليكون بمقاومة حرارية أفضل بكثير من البولي يوريثين الحراري (TPU). فهو يتحمل درجات حرارة تتراوح من -60 درجة مئوية إلى أكثر من 230 درجة مئوية دون أن يفقد شكله. أما البولي يوريثين الحراري فهو مادة لدنة بالحرارة، أي أنه ينصهر عند تعرضه لدرجات حرارة عالية. تبدأ معظم أنواع البولي يوريثين الحراري باللين عند 80 درجة مئوية وتفقد بنيتها.

في مصنعي، نجري اختبارات لمعرفة مدى تحمل هذه المواد للظروف القاسية. ذات مرة، وضعتُ ملعقة مطبخ سيليكونية وغطاء هاتف من مادة TPU في فرن على درجة حرارة 150 مئوية. بقيت الملعقة السيليكونية على حالها تمامًا، بينما تشوه غطاء TPU وتحول إلى كتلة لزجة في غضون دقائق. والسبب في ذلك هو أن السيليكون مادة متصلبة حراريًا، فبمجرد تصلبه، يبقى على تلك الحالة للأبد. أما مادة TPU فهي كالشمع، إذ يمكن إذابتها وإعادة تشكيلها، وهذا ما يجعلها مثالية للقولبة بالحقن، لكنها غير مناسبة للبيئات ذات درجات الحرارة العالية.

إذا كنت تصمم أدوات مطبخ أو حشوات صناعية، فيجب عليك استخدام السيليكون. أما إذا كان منتجك يُستخدم في درجة حرارة الغرفة، كغطاء واقٍ مثلاً، فقد يكون البولي يوريثين الحراري (TPU) مناسباً. لكن تذكر أن البولي يوريثين الحراري قد يصفر مع مرور الوقت عند تعرضه للأشعة فوق البنفسجية أو الحرارة. بينما يبقى السيليكون شفافاً أو يحتفظ بلونه لسنوات عديدة.

أي مادة توفر متانة وقوة أفضل؟

هل تحتاج إلى مادة تتحمل السقوط أو الاحتكاك الشديد؟ القوة والمتانة ليستا مترادفتين. قد يصعب تمزيق مادة ما، بينما يصعب إذابة أخرى.

يتميز البولي يوريثين الحراري (TPU) بقوة ميكانيكية ومقاومة للتآكل أعلى من السيليكون. من الصعب جدًا خدش أو تمزيق قطعة مصنوعة من البولي يوريثين الحراري. السيليكون لين ومرن، لكنه قابل للتمزق إذا تعرض لخدش من جسم حاد. يجمع البولي يوريثين الحراري بين أفضل خصائص البلاستيك والمطاط.

ألاحظ هذا التوازن غالبًا في صناعة الأجهزة القابلة للارتداء. ففي سوار الساعة، يُعدّ السيليكون أفضل ملمسًا على البشرة نظرًا لنعومته الحريرية. أما في مقبض الأدوات الخارجية المتين، فيُفضّل استخدام مادة البولي يوريثين الحراري (TPU). إذ تتحمّل هذه المادة الاحتكاك والأسطح الخشنة دون أن تتلف. يُعدّ السيليكون مثاليًا للتطبيقات التي تتطلب مرونة، ولكنه يجذب الغبار بسهولة بسبب طاقة سطحه.

في شركة رويانغ، نُطبّق عادةً طبقة زيتية خاصة على منتجاتنا المصنوعة من السيليكون للحدّ من مشكلة الغبار، مما يُضفي على السيليكون ملمسًا أكثر نعومة. ولكن إذا كان منتجك سيُجرّ على الأرض أو يُستخدم في مصنع ذي ظروف قاسية، أنصحك بالاطلاع على مادة TPU. فهي مادة متينة تتحمّل الصدمات بشكل أفضل من معظم المواد الأخرى في فئتها.

كيف تؤثر عملية التصنيع على التكلفة؟

هل تسعى للالتزام بميزانية محددة لعملية الإنتاج؟ تؤثر طريقة معالجة المواد على تكلفة العمالة والآلات. عليك فهم هذه التكاليف قبل البدء.

يُعدّ البولي يوريثين الحراري (TPU) أسرع وأقل تكلفةً في التصنيع بكميات كبيرة لأنه يستخدم تقنية قولبة الحقن. أما السيليكون، فيتطلب عادةً قولبة الضغط أو قولبة حقن مطاط السيليكون السائل (LSR). وتستغرق هذه العمليات عادةً وقتًا أطول لأن المادة تحتاج إلى "التصلب" أو "الخبز" داخل القالب.

لقد ساعدتُ العديد من الشركات على توسيع نطاق إنتاجها. إذا كنت ترغب في تصنيع مليون غطاء هاتف، فإن مادة TPU هي الخيار الأمثل من حيث التكلفة. يمكن أن تصل مدة دورة تصنيع TPU إلى 30 ثانية فقط، بينما قد يستغرق تصنيع نفس القطعة باستخدام السيليكون دقيقتين أو ثلاث دقائق. الوقت ثمين في التصنيع. مع ذلك، فإن أدوات تصنيع مطاط السيليكون السائل (LSR) باهظة الثمن، وتتطلب قوالب عالية الدقة لمنع التسرب.

أنصح شركائي دائمًا بالنظر إلى "التكلفة الإجمالية للملكية". قد يكون السيليكون أغلى ثمنًا للوحدة، لكنه يضيف قيمة أكبر للعلامة التجارية المتميزة. إذا كنت تبيع زجاجة رضاعة أطفال فاخرة، يتوقع العميل استخدام السيليكون، وسيدفع أكثر مقابلها. أما إذا كنت تبيع منتجًا ترويجيًا رخيصًا، فإن مادة TPU هي الخيار الأمثل. عليك أن توازن بين أهداف علامتك التجارية وميزانية الإنتاج.

هل إحدى المواد أكثر صداقة للبيئة من الأخرى؟

هل تهتم شركتكم بالاستدامة والبيئة؟ يبحث عملاء العصر الحديث، مثل جون دو، عن علامات تجارية تحمي كوكب الأرض. لذا، من الضروري معرفة ما إذا كانت المواد التي تستخدمونها ستنتهي في مكب النفايات إلى الأبد.

لكلتا المادتين مزايا وعيوب فيما يتعلق بالبيئة. مادة البولي يوريثين الحراري (TPU) قابلة لإعادة التدوير، حيث يمكن صهرها وإعادة استخدامها في صناعة منتجات جديدة. أما السيليكون، فلا يُعاد تدويره على نطاق واسع ضمن برامج إعادة التدوير المنزلية، ولكنه أكثر متانة. إذ يمكن أن يدوم منتج السيليكون لعقود، مما يقلل الحاجة إلى استبداله بشكل متكرر.

في رأيي، يُعدّ السيليكون الخيار الأمثل للاستخدام طويل الأمد من الناحية البيئية. فهو مصنوع من السيليكا، المستخرجة من الرمل، ولا يتحلل إلى جزيئات بلاستيكية دقيقة كما هو الحال مع العديد من أنواع البلاستيك المشتقة من النفط. عند احتراق السيليكون في نهاية المطاف، يتحول إلى سيليكا وثاني أكسيد الكربون وبخار ماء، ولا يُطلق أي أبخرة سامة. أما مادة البولي يوريثين الحراري (TPU) فهي نوع من البلاستيك، ورغم إمكانية إعادة تدويرها، إلا أن معظمها غير قابل لإعادة التدوير، وقد يستغرق تحلله في المحيط مئات السنين.

إذا كانت رسالة علامتك التجارية هي "الابتكار في السيليكون، والجودة في الحياة"، كما هو الحال لدينا في رويانغ، فأنت تُدرك قيمة طول العمر. نُركز على صناعة منتجات لا يحتاج الناس إلى التخلص منها. نؤمن بأن المنتج الذي يدوم عشر سنوات أفضل للبيئة من المنتج البلاستيكي الذي يُعاد تدويره بعد عام واحد.

كيف يشعر المستخدم النهائي حيالها؟

هل تريد أن يكون منتجك فاخرًا أم عمليًا؟ إن ملمس المنتج عند لمسه قد يحدد ما إذا كان العميل سيحبه أم يكرهه. هذا جانب شخصي ولكنه بالغ الأهمية في التصميم.

يتميز السيليكون بملمس ناعم ودافئ ومطاطي يوفر راحة كبيرة. كما أنه لا يصبح زلقًا عند البلل. أما مادة البولي يوريثين الحراري (TPU) فهي أشبه بمزيج بين المطاط والبلاستيك الصلب. تتميز بنعومتها وبرودتها عند اللمس، ولكنها قد تبدو رخيصة إذا لم تتم معالجتها بشكل صحيح.

عملتُ سابقًا على مشروعٍ لمقبض جهاز طبي. استخدم العميل في البداية مادة البولي يوريثين الحراري (TPU) لانخفاض سعرها، لكن الأطباء اشتكوا من صلابتها وانزلاقها أثناء العمليات الجراحية الطويلة. فغيّرنا التصميم إلى قطعة مصبوبة مزدوجة بطبقة خارجية من السيليكون. وقد نال المقبض الجديد إعجاب الأطباء، إذ شعروا بأنه مريح وآمن في أيديهم.

إليكم نظرة سريعة على الاختلافات الجمالية:

• السيليكون: لمسة نهائية غير لامعة، ملمس ناعم، مرونة عالية، يحافظ على الألوان الداكنة بشكل جيد.
• وحدة معالجة الموتر (TPU): يمكن أن يكون لامعًا أو غير لامع، وأكثر صلابة، ويمكن جعله شفافًا تمامًا، ولكنه يصفر بمرور الوقت.

بالنسبة لمنتجات الأطفال، تُعدّ نعومة ملمس السيليكون أساسية، فهي تُذكّر الآباء بالتلامس الجسدي المباشر. أما بالنسبة للمعدات الرياضية، فقد يكون ملمس مادة البولي يوريثين الحراري (TPU) المتين والمانع للانزلاق أفضل. أنصح دائمًا بالحصول على عينات من كلا النوعين قبل البدء بالإنتاج بكميات كبيرة.

خاتمة

يعتمد اختيار السيليكون أو البولي يوريثين الحراري (TPU) على احتياجات منتجك المحددة وقيم علامتك التجارية. يوفر السيليكون الأمان ومقاومة الحرارة، بينما يوفر البولي يوريثين الحراري (TPU) المتانة وتكاليف أقل.

هل ترغب في أن أساعدك في إنشاء ورقة مواصفات مواد محددة لمشروع منتجات الأطفال القادم؟