خبرگزاری تسنیم؛ گروه اقتصادی ــ لاستیک‌های صنعتی از جمله قطعات حیاتی در صنایع بزرگ محسوب می‌شوند که در شرایط سخت محیطی مانند فشار بالا، دمای متغیر و تماس با مواد شیمیایی کار می‌کنند. دوام و کیفیت این محصولات تأثیر مستقیمی بر ایمنی و بهره‌وری صنایع دارد. در این میان، فناوری هسته‌ای و به‌ویژه تکنیک‌های پرتودهی به‌عنوان یک ابزار پیشرفته برای کنترل کیفیت لاستیک‌ها مطرح شده‌اند. این روش‌ها امکان بررسی ساختار داخلی، شناسایی عیوب پنهان و حتی اصلاح خواص مکانیکی لاستیک‌ها را فراهم می‌کنند.

بیشتر بخوانید

هسته‌ای در صنعت ــ 36 | تولید مواد ضدباکتری برای ماشین لباسشویی

هسته‌ای در صنعت ــ 37 | آشکارسازی ترک در ریل راه‌آهن

ضرورت و اهمیت کنترل کیفیت لاستیک‌های صنعتی

ترک‌های ریز، حفره‌های داخلی و ضعف در ساختار لاستیک می‌تواند منجر به حوادث جدی شود. در صنایع حمل‌ونقل و نفت و گاز، خرابی لاستیک‌ها به معنای توقف عملیات و خسارت‌های سنگین است. کنترل کیفیت دقیق لاستیک‌های صنعتی نه‌تنها ایمنی را افزایش می‌دهد، بلکه طول عمر تجهیزات را نیز بیشتر می‌کند. فناوری هسته‌ای با ارائه داده‌های دقیق و غیرمخرب، یک ضرورت برای صنایع مدرن به‌شمار می‌آید.

مبانی علمی فناوری هسته‌ای در کنترل کیفیت

فناوری هسته‌ای از اصول فیزیک پرتو برای بررسی و اصلاح مواد استفاده می‌کند. پرتوهای گاما، نوترون و الکترون قابلیت نفوذ بالایی در مواد دارند و می‌توانند ساختار داخلی لاستیک‌ها را آشکار کنند. تغییر در جذب یا پراکندگی این پرتوها اطلاعاتی درباره یکنواختی، تراکم و وجود عیوب ارائه می‌دهد. همچنین پرتودهی می‌تواند با ایجاد پیوندهای عرضی در زنجیره‌های پلیمری، خواص مکانیکی لاستیک را بهبود بخشد.

اجزای اصلی سامانه پرتودهی و بازرسی

یک سامانه کنترل کیفیت با فناوری هسته‌ای شامل چند بخش اصلی است: منبع پرتو (کبالت-60، سزیم-137 یا شتاب‌دهنده‌های الکترونی)، دتکتورهای حساس، واحد پردازش داده و نرم‌افزارهای تحلیلی. لاستیک‌ها در معرض پرتو قرار گرفته و نتایج به‌صورت تصاویر یا داده‌های کمی ارائه می‌شود. تجهیزات حفاظتی نیز برای ایمنی کارکنان بخش جدایی‌ناپذیر این سامانه هستند.

حوزه‌های کاربرد در صنایع مختلف

لاستیک‌های صنعتی در بسیاری از صنایع به‌کار می‌روند: تایرهای بزرگ ماشین‌آلات معدنی، نوارهای نقاله در صنایع فولاد و سیمان، شیلنگ‌های مقاوم در برابر مواد شیمیایی و ضربه‌گیرهای دریایی. کنترل کیفیت این محصولات با فناوری هسته‌ای موجب افزایش اعتماد صنایع به عملکرد پایدار آن‌ها می‌شود. همچنین، کاربرد این فناوری در خطوط تولید تایرهای سنگین و محصولات خاص پزشکی و هوافضا نیز گسترش یافته است.

استانداردها و دستورالعمل‌های بین‌المللی

اجرای فناوری هسته‌ای در کنترل کیفیت لاستیک‌ها نیازمند رعایت استانداردهای سخت‌گیرانه است. سازمان بین‌المللی استانداردسازی (ISO)، کمیسیون بین‌المللی الکتروتکنیک (IEC) و آژانس بین‌المللی انرژی اتمی (IAEA) دستورالعمل‌هایی برای استفاده ایمن و دقیق از پرتودهی ارائه کرده‌اند. این دستورالعمل‌ها شامل انتخاب دوز مناسب، ایمنی پرتو و ارزیابی نتایج هستند. رعایت این چارچوب‌ها کیفیت و پذیرش جهانی محصولات را تضمین می‌کند.

پیامدهای اقتصادی استفاده از پرتودهی

به‌کارگیری فناوری هسته‌ای در کنترل کیفیت لاستیک‌ها هزینه‌های اولیه بالایی دارد، اما در بلندمدت منافع اقتصادی زیادی ایجاد می‌کند. کاهش خرابی تجهیزات، افزایش عمر مفید لاستیک‌ها و کاهش توقف خطوط تولید از جمله این مزایا هستند. صنایع می‌توانند با تولید محصولات مطمئن‌تر، سهم بیشتری از بازار جهانی را به دست آورند. این سرمایه‌گذاری به‌ویژه برای کشورهایی که صادرکننده محصولات لاستیکی هستند، اهمیت مضاعفی دارد.

فرآیند اجرای کنترل کیفیت با پرتو

فرآیند شامل چند مرحله است: آماده‌سازی نمونه، تابش پرتو، ثبت داده‌های جذب و پراکندگی، تحلیل نتایج و تصمیم‌گیری درباره کیفیت نهایی. شدت و نوع پرتو بسته به ضخامت و نوع لاستیک تنظیم می‌شود. در این فرآیند، آزمایش‌های مکانیکی و فیزیکی نیز برای تأیید نتایج پرتودهی انجام می‌شوند. ترکیب داده‌های پرتویی و مکانیکی، ارزیابی جامعی از کیفیت محصول به دست می‌دهد.

مزایای فناوری هسته‌ای نسبت به روش‌های سنتی

روش‌های سنتی مانند آزمون‌های مکانیکی یا شیمیایی تنها بخشی از کیفیت لاستیک را بررسی می‌کنند و غالباً مخرب هستند. در مقابل، فناوری هسته‌ای امکان بررسی غیرمخرب و کامل ساختار داخلی را فراهم می‌آورد. دقت بالاتر، سرعت بیشتر و قابلیت تحلیل هم‌زمان چند ویژگی از دیگر مزایای این فناوری است. این ویژگی‌ها آن را به یک ابزار بی‌رقیب در صنایع بزرگ تبدیل کرده است.

محدودیت‌ها و چالش‌ها

با وجود مزایا، استفاده از فناوری هسته‌ای در کنترل کیفیت لاستیک‌ها با چالش‌هایی روبه‌روست. هزینه بالای تجهیزات، نیاز به آموزش متخصصان، الزامات ایمنی پرتو و نگرانی‌های عمومی از جمله موانع اصلی هستند. همچنین، برخی کشورها زیرساخت لازم برای استفاده از این فناوری را ندارند. رفع این چالش‌ها نیازمند همکاری‌های بین‌المللی، سرمایه‌گذاری در پژوهش و اطلاع‌رسانی عمومی است.

 اثر پرتودهی در کاهش ترک‌های میکروسکوپی

یکی از مشکلات اساسی لاستیک‌های صنعتی، ترک‌های میکروسکوپی ناشی از فشار و تغییرات دمایی است. این ترک‌ها در ابتدا کوچک و نامرئی‌اند اما با گذر زمان گسترش یافته و موجب شکست قطعه می‌شوند. پرتودهی گاما یا الکترونی با تغییر در پیوندهای مولکولی لاستیک و افزایش چگالی شبکه پلیمری، مقاومت ماده را در برابر رشد ترک‌ها بالا می‌برد. این فرآیند نه‌تنها دوام لاستیک را افزایش می‌دهد بلکه قابلیت استفاده آن در شرایط سخت صنعتی را نیز تقویت می‌کند.

نوآوری‌های اخیر در فناوری پرتودهی

پیشرفت‌های اخیر در حوزه پرتودهی موجب بهبود کارایی کنترل کیفیت لاستیک‌ها شده است. استفاده از پرتودهی ترکیبی (گاما + الکترون)، افزودن نانوذرات همزمان با پرتودهی و بهره‌گیری از هوش مصنوعی برای تحلیل تصاویر پرتو از جمله این نوآوری‌ها هستند. این دستاوردها باعث افزایش دقت شناسایی عیوب و بهینه‌سازی فرآیند تولید شده‌اند. در آینده، فناوری پرتودهی می‌تواند با اینترنت اشیاء صنعتی ادغام شود و کنترل کیفیت هوشمند و لحظه‌ای را ممکن سازد.

مطالعات موردی و نمونه‌های عملی

در برزیل، از پرتودهی برای ارزیابی کیفیت تایرهای معدنی استفاده شده و نتایج نشان داده است که مقاومت در برابر سایش تا 25 درصد افزایش یافته است. در کره جنوبی، پروژه‌های مشترکی میان دانشگاه‌ها و کارخانه‌های لاستیک‌سازی نشان داده‌اند که پرتودهی می‌تواند طول عمر تسمه‌های صنعتی را به‌طور چشمگیری افزایش دهد. در ایران نیز پژوهش‌های دانشگاهی اثر مثبت پرتودهی بر کاهش جذب آب و افزایش استحکام لاستیک‌ها را تأیید کرده‌اند.

همسویی با اهداف زیست‌محیطی

پرتودهی هسته‌ای روشی پاک در مقایسه با استفاده از مواد شیمیایی سخت‌کننده محسوب می‌شود. این روش پساب یا آلاینده شیمیایی تولید نمی‌کند و مصرف مواد شیمیایی در فرآیند تولید را کاهش می‌دهد. همچنین، افزایش عمر مفید لاستیک‌ها موجب کاهش ضایعات صنعتی و کاهش دفن مواد پلیمری در محیط زیست می‌شود. این مسئله فناوری پرتودهی را به ابزاری سازگار با توسعه پایدار تبدیل می‌کند.

پیامدهای اقتصادی در صنایع کلان

استفاده از فناوری پرتودهی در کنترل کیفیت لاستیک‌ها مزایای اقتصادی متعددی دارد. کاهش هزینه تعمیر و نگهداری، کاهش توقف خط تولید و افزایش قابلیت اطمینان تجهیزات صنعتی از جمله این مزایا هستند. در سطح کلان، کشورهایی که از این فناوری بهره می‌برند می‌توانند سهم بیشتری از بازار جهانی محصولات لاستیکی به‌دست آورند و مزیت رقابتی پایدارتری ایجاد کنند.

آینده‌پژوهی در کاربرد پرتودهی

انتظار می‌رود که در آینده نزدیک پرتودهی به یک فناوری استاندارد در صنایع لاستیک‌سازی تبدیل شود. با توسعه شتاب‌دهنده‌های کوچک‌تر و مقرون‌به‌صرفه، استفاده از پرتودهی حتی در کارخانه‌های کوچک نیز امکان‌پذیر خواهد شد. ترکیب این فناوری با سنسورهای هوشمند می‌تواند امکان پایش لحظه‌ای کیفیت محصولات را فراهم کند و صنایع را به سمت تولید هوشمند سوق دهد.

نقش دانشگاه‌ها و مراکز پژوهشی

دانشگاه‌ها و مؤسسات تحقیقاتی نقش مهمی در توسعه فناوری پرتودهی برای لاستیک‌های صنعتی دارند. آن‌ها با انجام پژوهش‌های بنیادی در زمینه اثر دوز پرتودهی بر خواص مکانیکی، طراحی آزمایش‌های کاربردی و ارائه مدل‌های تئوریک، مسیر تجاری‌سازی این فناوری را هموار می‌کنند. همچنین، تربیت متخصصان پرتودهی و علوم مواد یکی از وظایف کلیدی مراکز علمی برای پشتیبانی صنایع است.

سیاست‌گذاری و حمایت‌های دولتی

برای توسعه کاربرد پرتودهی در صنعت لاستیک، نیاز به حمایت‌های دولتی وجود دارد. سرمایه‌گذاری در زیرساخت‌های پرتودهی، اعطای وام به صنایع، تدوین استانداردهای ملی و ایجاد مراکز مشترک تحقیق و توسعه از جمله اقدامات کلیدی هستند. همکاری با سازمان‌های بین‌المللی مانند IAEA می‌تواند به انتقال دانش و فناوری کمک کند و موجب رشد سریع‌تر این حوزه شود.

توصیه‌های کاربردی برای صنایع لاستیک

صنایع لاستیک باید به چند نکته توجه کنند: انتخاب دوز مناسب پرتودهی، اجرای آزمون‌های مکانیکی و شیمیایی پس از فرآیند، آموزش نیروی انسانی متخصص، و اطلاع‌رسانی به مصرف‌کنندگان درباره ایمنی محصولات پرتودهی‌شده. این اقدامات به پذیرش بیشتر فناوری کمک کرده و استفاده پایدار آن را تضمین می‌کند.

جمع‌بندی و نتیجه‌گیری

فناوری هسته‌ای در کنترل کیفیت لاستیک‌های صنعتی ابزاری مؤثر، ایمن و پایدار است که موجب افزایش دوام، کاهش سایش و بهبود عملکرد در شرایط سخت می‌شود. این فناوری نه‌تنها کیفیت محصولات را ارتقا می‌دهد، بلکه مزایای اقتصادی و زیست‌محیطی نیز دارد. با وجود چالش‌هایی مانند هزینه اولیه و نیاز به زیرساخت، آینده پرتودهی در صنعت لاستیک بسیار روشن است و می‌تواند به یک فناوری استاندارد جهانی تبدیل شود.

-----------

منابعی برای مطالعه بیشتر

1. Charlesby, A., Radiation Effects in Polymers, Elsevier, 2018.

2. Drobny, J. G., Radiation Technology for Polymers, CRC Press, 2020.

3. IAEA, Radiation Processing of Polymers for Industrial Applications, Vienna, 2021.

4. O’Donnell, J. H., Polymer Modification by Ionizing Radiation, Wiley, 2019.

5. Clough, R. L., Radiation Chemistry of Polymers, Springer, 2018.

6. Singh, A., Radiation Processing of Elastomers, Journal of Applied Polymer Science, 2020.

7. Mitomo, H., Gamma Radiation in Rubber Technology, Radiation Physics and Chemistry, 2019.

8. Chapiro, A., Radiation Chemistry of Polymeric Systems, North-Holland, 2018.

9. Davenas, J., Accelerated Electron Beam for Rubber Modification, Applied Surface Science, 2019.

10. Hossain, M., Nuclear Techniques in Polymer and Rubber Industry, Elsevier, 2021.

11. Charles, L., Crosslinking of Elastomers by Radiation, Journal of Elastomers and Plastics, 2019.

12. Maekawa, Y., Radiation Curing in Rubber Processing, Progress in Polymer Science, 2020.

13. Dole, M., The Radiation Chemistry of Macromolecules, Academic Press, 2020.

14. Sutherland, I., Industrial Rubber Testing with Nuclear Techniques, ASTM Special Technical Publication, 2021.

15. Gupta, V. K., Advances in Radiation Engineering of Elastomers, Materials Today, 2019.

16. IAEA, Radiation Safety in Industrial Applications, Vienna, 2020.

17. Kostyuk, B., Radiation Modified Rubber Composites, Polymer Degradation and Stability, 2019.

18. Arora, S., Radiation-Assisted Polymer Engineering, Taylor & Francis, 2020.

19. Ghosh, P., Electron Beam Modification of Industrial Rubber, Journal of Radiation Research, 2019.

20. ISO 21321, Standards for Radiation Processed Rubber Materials, Geneva, 2021.

21. IAEA: Radiation Technology for Polymers and Elastomers

22. Elsevier – Radiation Effects in Polymers

23. CRC Press – Radiation Technology in Materials Science

انتهای پیام/