-
منطقة شين تشي للتطوير، ليليو، فوشان، قوانغدونغ
البولي كربونات مقابل الأكريليك: أيهما يجب أن تختار
جدول المحتويات
مقدمة
في عالم البلاستيك الشفاف, أكريليك والبولي كربونات هما مادتان شائعتان، ولكن غالبًا ما تكون الاختلافات في أدائهما مربكة. ووفقًا لإحصائيات جمعية صناعة البلاستيك، تمثل هاتان المادتان أكثر من 601 تيرابايت و5 تيرابايت من سوق البلاستيك الشفاف العالمي، ولكن تكلفة الهدر الناجم عن الاختيار غير الصحيح للمواد تصل إلى مئات الملايين من الدولارات كل عام. ستحلل هذه المقالة بعمق الاختلافات الثمانية الأساسية بين الاثنين، وتجمع بين البيانات الموثوقة وموارد الروابط الخارجية لمساعدتك على اتخاذ قرارات علمية بناءً على احتياجات المشروع.
قوة التصادم: خاصية "مقاومة الرصاص" للبولي كربونات
تبلغ قوة صدمة البولي كربونات أكثر من 30 ضعف قوة صدمة الأكريليك (مصدر البيانات: مختبر سابك للمواد)، كما أن صلابة سلسلته الجزيئية تجعله ينحني بدلاً من أن ينكسر عند الاصطدام. على سبيل المثال، يمكن لصفيحة البولي كربونات بسماكة 3 مم أن تتحمل طاقة اصطدام تبلغ 5 جول، بينما ينكسر الأكريليك مباشرةً في نفس الظروف (معيار الاختبار: ASTM D256). لذلك، فإن البولي كربونات محتكر تقريباً في مجال الحماية من الصدمات مثل دروع مكافحة الشغب وخوذات السلامة.
الأداء البصري: نفاذية الضوء على مستوى "الكريستال" للأكريليك
تبلغ نسبة نفاذية الضوء في الأكريليك 92% (قريبة من 93% من الزجاج)، بينما تبلغ نسبة نفاذية البولي كربونات 88% فقط. هذا الفرق مهم بشكل خاص في الأجهزة البصرية: معدل تشوه التصوير لعدسات الأكريليك أقل من 0.1%، بينما قد تنتج عدسات البولي كربونات خطأ بصريًا يبلغ 0.5%. ولذلك، تفضل المشاهد مثل خزانات العرض في المتاحف وتجهيزات الإضاءة الراقية الأكريليك.
حد مقاومة درجات الحرارة: خط الحياة والموت في بيئة درجة الحرارة العالية
تبلغ درجة حرارة التحوّل الزجاجي (Tg) للبولي كربونات 147 درجة مئوية، وهي أعلى ب 42 درجة مئوية من الأكريليك الذي تبلغ حرارته 105 درجة مئوية (مصدر البيانات: قاعدة بيانات المواد UL Prospector). في المشاهد ذات درجات الحرارة المرتفعة مثل الأجزاء الموجودة تحت غطاء محرك السيارة، قد يتشوه الأكريليك في بيئة درجة حرارتها 80 درجة مئوية مستمرة، بينما يمكن للبولي كربونات أن يعمل بثبات حتى 120 درجة مئوية.
صلابة السطح: ميزة "مقاومة الخدش" للأكريليك
وفقًا لاختبار صلابة موس، تبلغ صلابة الأكريليك المستوى 4-5 (قريب من الألومنيوم)، بينما البولي كربونات هو المستوى 3 فقط (قريب من النحاس). هذا يعني أن سطح البولي كربونات يتعرض للخدش بسهولة بواسطة الأجسام الصلبة مثل المفاتيح، بينما يمكن للأكريليك أن يتحمل الاحتكاك اليومي. ومع ذلك، يمكن للبولي كربونات زيادة صلابة سطحه إلى المستوى 8 من خلال عملية طلاء.
الثبات الكيميائي: المنافسة المادية في البيئة الحمضية القاعدية
يتميز البولي كربونات بقدرة ممتازة على تحمل الأحماض الضعيفة والشحوم والكحوليات الضعيفة، ولكنه يتآكل بسهولة بسبب القلويات القوية (مثل ماء الأمونيا)؛ أما الأكريليك فهو حساس للأحماض القوية (مثل حمض الكبريتيك المركز)، ولكنه يمكن أن يقاوم المحاليل القلوية المخففة. على سبيل المثال، في تطبيقات غطاء الدخان في المختبرات، يحتاج البولي كربونات إلى طلاء بطبقة واقية إضافية للتعامل مع رذاذ الأحماض والقلويات (مرجع الحالة: دليل كورنينج لمقاومة المواد الكيميائية).
الكفاءة الاقتصادية: يمكن أن تصل الفجوة في التكلفة إلى 300%
يبلغ سعر خامات الأكريليك الخام حوالي $3.5T3.5 كجم، بينما يصل سعر البولي كربونات إلى $6.8T6.8/كجم (تقرير سوق الكيماويات ICIS 2023). إذا أخذنا إنتاج صندوق إضاءة إعلاني بمقاس 2 متر × 1 متر كمثال، فإن تكلفة استخدام الأكريليك تبلغ حوالي $120، بينما تبلغ تكلفة نسخة البولي كربونات $380. ولكن يرجى ملاحظة: يمكن أن تقلل متانة البولي كربونات من تكاليف الاستبدال على المدى الطويل.
تكنولوجيا المعالجة: فن "الثني الساخن" للأكريليك
يمكن تشكيل الأكريليك بالحرارة عند درجة حرارة 150 درجة مئوية، بينما يتطلب البولي كربونات أكثر من 180 درجة مئوية. هذه الميزة تجعل من الأكريليك أسهل في صنع الأشكال المنحنية المعقدة، مثل درابزين السلالم الحلزونية في متجر Apple. ومع ذلك، يتميز البولي كربونات بسلاسة أفضل في التشكيل بالحقن وهو مناسب لإنتاج الأجزاء الهيكلية مثل التروس الدقيقة.
الأداء البيئي: الحقيقة الكامنة وراء رمز إعادة التدوير
ويصعب حاليًا إعادة تدوير الأكريليك (رمز إعادة التدوير #7 "OTHER") على نطاق واسع، بينما يواجه البولي كربونات (رمز #7 ولكنه يحتوي على BPA) تنظيمًا بسبب الخلافات الصحية. ومع ذلك، أطلقت شركة Covestro بولي كربونات خالية من BPA، وتستكشف شركات الأكريليك تكنولوجيا PMMA القائمة على أساس حيوي.
الأسئلة الشائعة حول البولي كربونات مقابل الأكريليك
أيهما أكثر مقاومة للصدمات، الأكريليك أم البولي كربونات؟
تبلغ قوة صدمة البولي كربونات أكثر من 30 ضعف قوة صدمة الأكريليك، وتستخدم على نطاق واسع في المشاهد عالية الكثافة مثل دروع مكافحة الشغب وخوذات السلامة.
ما المادة التي لها نفاذية ضوء أقرب إلى الزجاج؟
يتميّز الأكريليك بنفاذية ضوء تبلغ 92% (قريبة من 93% من الزجاج)، وهو مناسب للتطبيقات ذات متطلبات الوضوح العالية مثل العدسات البصرية وخزائن العرض المتطورة.
ما المادة التي يجب اختيارها في البيئات ذات درجات الحرارة العالية؟
يتمتع البولي كربونات بمقاومة لدرجات الحرارة تصل إلى 147 درجة مئوية، وهي أعلى من الأكريليك بمقدار 42 درجة مئوية، وهو أكثر ملاءمة للبيئات ذات درجات الحرارة العالية مثل أجزاء محركات السيارات.
ما هي المادة الأكثر مقاومة للخدش؟
يتميز الأكريليك بصلابة سطح أعلى (موس 4-5) وهو أكثر مقاومة للخدش للاستخدام اليومي؛ أما البولي كربونات فيحتاج إلى طلاء لتحسين مقاومة الخدش.
الخاتمة
لا يوجد فائز مطلق في المنافسة بين الأكريليك والبولي كربونات:
- اختر الأكريليك: عندما يتطلب المشروع نفاذية عالية للضوء، أو صلابة السطح، أو تكلفة منخفضة أو شكلًا معقدًا (مثل شاشات البيع بالتجزئة، أو العدسات البصرية).
- اختر البولي كربونات: عندما تكون مقاومة الصدمات أو مقاومة درجات الحرارة أو الثبات الكيميائي من المتطلبات الرئيسية (مثل الحماية الصناعية والمعدات الطبية).
لا يمكن تعظيم قيمة المادة إلا من خلال تحديد المتطلبات بدقة من خلال اختبارات ISO القياسية. إذا كنت بحاجة إلى خطة اختيار مواد مخصصة، يُرجى زيارة سانيو أكريليك للدعم المهني
