بزرگنمايي:

سیاست و بازاریابی - یک شرکت فعال در حوزه مواد پیشرفته اعلام کرده است که استفاده از مستربچ گرافنی در تولید لاستیک کامیون و اتوبوس زمان تولید را حدود ۲۱ درصد و مصرف برق این بخش را نزدیک به ۴۵ درصد کاهش می‌دهد.

به گزارش خبرگزاری مهر به نقل از ستاد نانو، تولید لاستیک، به‌ویژه برای خودروهای سنگین مانند کامیون‌ها و اتوبوس‌ها، فرایندی چندمرحله‌ای و انرژی‌بر است. در این فرایند، مواد گوناگونی از جمله لاستیک طبیعی، دوده صنعتی و افزودنی‌های دیگر باید با نسبت‌های مشخص با یکدیگر ترکیب شوند تا ماده‌ای با ویژگی‌های مکانیکی و عملکردی موردنیاز به دست آید. بخش اختلاط مواد از مراحل مهم و پرمصرف تولید لاستیک به شمار می‌رود و هرگونه کاهش در زمان یا تعداد مراحل آن می‌تواند به کاهش هزینه‌های کارخانه و افزایش ظرفیت تولید منجر شود.
در همین راستا، شرکت «پِرپتوس اَدوَنسد مَتریالز» (Perpetuus Advanced Materials) نتایج یک ارزیابی صنعتی را درباره استفاده از مستربچ حاوی صفحات نانوگرافنی مهندسی‌شده در تولید لاستیک‌های رادیال کامیون و اتوبوس منتشر کرده است. بر اساس اعلام این شرکت، استفاده از این محصول توانسته است دو مرحله از فرایند اختلاط را حذف کند، زمان موردنیاز برای این عملیات را حدود ۲۱ درصد کاهش دهد و مصرف برق در مجموع مراحل اختلاط را نزدیک به ۴۵ درصد پایین بیاورد.
این تغییرات به‌معنای صرفه‌جویی حدود ۱۶۵ کیلووات‌ساعت برق به‌ازای تولید هر تن از ترکیب لاستیکی است. چنین کاهشی در مقیاس یک کارخانه بزرگ می‌تواند تأثیر قابل‌توجهی بر هزینه‌های عملیاتی داشته باشد؛ به‌ویژه در شرایطی که مصرف انرژی سهم مهمی از هزینه تمام‌شده محصولات صنعتی را تشکیل می‌دهد.
این شرکت برای برآورد آثار اقتصادی فناوری خود، یک خط اختلاط مرجع با ظرفیت تولید سالانه ۱۰ هزار تن ترکیب لاستیکی را در نظر گرفته است. بر اساس محاسبات ارائه‌شده، استفاده از مستربچ گرافنی در چنین خطی می‌تواند سالانه حدود ۲۴۰ هزار دلار صرفه‌جویی مستقیم در هزینه‌های فرایند ایجاد کند. این رقم پیش از کسر هزینه خرید مستربچ محاسبه شده و از سه بخش اصلی تشکیل می‌شود: حدود ۱۶۵ هزار دلار کاهش هزینه برق، ۴۵ هزار دلار صرفه‌جویی ناشی از کاهش اتلاف دوده صنعتی و ۳۰ هزار دلار کاهش هزینه نیروی کار.
میزان صرفه‌جویی در هزینه برق به تعرفه انرژی وابسته است. برای نمونه، شرکت اعلام کرده است که اگر قیمت هر کیلووات‌ساعت برق به‌جای ۱۰ سنت، ۲۰ سنت در نظر گرفته شود، صرفه‌جویی سالانه برق در همان خط تولید به حدود ۳۳۰ هزار دلار خواهد رسید. این محاسبات نشان می‌دهد که مزیت اقتصادی فناوری، علاوه بر میزان کاهش مصرف انرژی، به شرایط بازار و هزینه‌های عملیاتی کارخانه نیز بستگی دارد.
یکی دیگر از نتایج مهم این ارزیابی، افزایش ظرفیت قابل‌استفاده خط تولید است. کاهش زمان اختلاط به این معناست که دستگاه‌های موجود می‌توانند در مدت مشابه، حجم بیشتری از مواد را پردازش کنند. برآورد شرکت پِرپتوس نشان می‌دهد که زمان آزادشده در خط مرجع می‌تواند ظرفیت تولید سالانه را حدود ۲ هزار تن افزایش دهد. این مقدار ترکیب لاستیکی، با فرض‌های اعلام‌شده از سوی شرکت، برای تولید حدود ۴۰ هزار حلقه لاستیک کامیون و اتوبوس کافی است.
این شرکت ارزش ناخالص تولید اضافی حاصل از این ظرفیت را، با در نظر گرفتن قیمت فرضی ۲۰۰ دلار برای هر حلقه لاستیک، تا ۸ میلیون دلار در سال برآورد کرده است. البته این رقم به معنای سود خالص یا درآمد قطعی کارخانه نیست؛ بلکه ارزش فرضی محصولات بیشتری است که می‌توان با استفاده از ظرفیت آزادشده تولید کرد. تحقق این مزیت به عواملی مانند تقاضای بازار، توان فروش محصولات و هزینه‌های تکمیلی تولید بستگی دارد.
مستربچ گرافنی مورد استفاده در این روش، بخش عمده‌ای از مواد تشکیل‌دهنده ترکیب لاستیکی را در خود جای می‌دهد. به گفته شرکت، این محصول بسته به نوع لاستیک، حدود ۹۰ تا ۹۵ درصد وزنی فرمولاسیون موردنیاز را تأمین می‌کند. این ترکیب شامل لاستیک طبیعی، دوده صنعتی و صفحات نانوگرافنی است که پیش از ورود به کارخانه لاستیک‌سازی با یکدیگر مخلوط شده‌اند.
در روش معمول، کارخانه تولید لاستیک باید مواد مختلف را جداگانه به خط اختلاط وارد کند و مراحل متعددی را برای ترکیب و آماده‌سازی آن‌ها انجام دهد. اما در روش پیشنهادی، بخش عمده مواد اولیه از پیش در قالب مستربچ آماده شده است. در نتیجه، تولیدکننده لاستیک تنها لازم است مواد باقی‌مانده، از جمله ترکیبات موردنیاز برای پخت لاستیک، را به آن اضافه کند و عملیات نهایی اختلاط را در خط تولید خود انجام دهد.
این شیوه، علاوه بر کوتاه‌کردن فرایند تولید، می‌تواند مشکلات مربوط به جابه‌جایی و افزودن پودرهای آزاد را نیز کاهش دهد. پراکنده‌شدن ذرات پودری در محیط کارخانه، اتلاف مواد اولیه، افزایش بار سامانه‌های مکنده و غبارگیر و نیاز به نظافت مکرر تجهیزات، از جمله چالش‌هایی هستند که در فرایندهای متداول اختلاط با آن‌ها روبه‌رو می‌شوند. آماده‌سازی پیشینی مواد در قالب مستربچ می‌تواند میزان این مشکلات را کاهش دهد و محیط تولید را از نظر مدیریت مواد اولیه کارآمدتر کند.
با این حال، کاهش مصرف انرژی و زمان تولید به‌تنهایی برای تأیید کاربرد صنعتی یک ترکیب جدید در لاستیک کافی نیست. لاستیک خودرو باید مجموعه‌ای از ویژگی‌های فنی از جمله مقاومت سایشی، استحکام، انعطاف‌پذیری و عملکرد مناسب در شرایط مختلف دمایی و جاده‌ای را داشته باشد. ازاین‌رو، شرکت پِرپتوس تأکید کرده است که عملکرد نهایی لاستیک‌های تولیدشده با این مستربچ همچنان باید به‌صورت جداگانه در آزمایشگاه، جاده و پیست‌های آزمون ارزیابی شود.
این شرکت قصد دارد با همکاری تولیدکنندگان لاستیک، از جمله کارخانه‌هایی در هند، نتایج به‌دست‌آمده را در خطوط تولید و با فرمولاسیون‌ها و تجهیزات اختصاصی هر کارخانه تکرار کند. این همکاری‌ها قرار است بر اساس پروتکل‌های آزمایشی و توافق‌های محرمانگی انجام شود تا امکان ارزیابی عملکرد فناوری در شرایط واقعی تولید فراهم آید.
شرکت پِرپتوس پیش‌تر در دسامبر ۲۰۲۴ از عرضه مستربچ تقویت‌شده با گرافن برای استفاده در صنعت لاستیک‌سازی خبر داده بود. این شرکت همچنین در نوامبر ۲۰۲۵ پیشنهاد استفاده از راهکاری مبتنی بر گرافن را به‌عنوان جایگزینی برای ماده شیمیایی ۶PPD در لاستیک‌ها مطرح کرده بود.
نتایج ارزیابی اخیر، ظرفیت بالقوه مواد نانوساختار را برای تغییر فرایندهای تولید صنعتی نشان می‌دهد. اگر کاهش زمان و مصرف انرژی اعلام‌شده در خطوط تولید کارخانه‌های مختلف نیز تأیید شود و کیفیت نهایی لاستیک‌ها در آزمون‌های عملکردی مورد قبول قرار گیرد، مستربچ گرافنی می‌تواند به ابزاری برای کاهش هزینه تولید و افزایش بهره‌وری در صنعت لاستیک تبدیل شود.