در عصر پیشرفت‌های سریع تکنولوژیک و رقابت فشرده جهانی، دستیابی به دانش فنی تولید محصولات پیشرفته، نقطه عطفی در مسیر خودکفایی صنعتی کشورها محسوب می‌شود. اخیراً، متخصصان ایرانی به یکی از پیچیده‌ترین فناوری‌های روز دنیا در زمینه تولید نانومواد دست یافته‌اند. تیم تحقیقاتی شرکت آروشا پودر موفق به بومی‌سازی کامل فرآیند تولید کربنات کلسیم کوتد سوپرفاین شده است؛ محصولی استراتژیک که کاربردهای گسترده‌ای در صنایع پیشرفته دارد و تا پیش از این، تکنولوژی تولید آن در انحصار چند کشور معدود قرار داشت. این دستاورد نه تنها نشان‌دهنده توانمندی متخصصان ایرانی در عرصه فناوری‌های پیشرفته است، بلکه می‌تواند تحولی اساسی در صنایع وابسته به این ماده ارزشمند ایجاد کند.
کربنات کلسیم کوتد سوپرفاین چیست و چه ویژگی‌هایی دارد؟
کربنات کلسیم (CaCO₃) یکی از پرکاربردترین مواد معدنی در صنعت است که در طبیعت به شکل سنگ آهک، مرمر و گچ یافت می‌شود. اما آنچه تحت عنوان “کربنات کلسیم کوتد سوپرفاین” شناخته می‌شود، محصولی کاملاً متفاوت و با ارزش افزوده بسیار بالاتر است. این ماده در واقع ذرات بسیار ریز کربنات کلسیم (با ابعاد کمتر از 2 میکرون) است که سطح آن‌ها با یک لایه نازک از ترکیبات آلی خاص پوشش داده شده است.
دکتر محمدرضا احمدی، مدیر تحقیق و توسعه شرکت آروشا پودر، در توضیح ویژگی‌های این محصول می‌گوید: “کربنات کلسیم کوتد سوپرفاین ترکیبی از نانوتکنولوژی و شیمی سطح است. در این فرآیند، ذرات بسیار ریز کربنات کلسیم که به روش‌های خاص تا ابعاد نانومتری خرد شده‌اند، با لایه‌ای از مواد آلی پوشش داده می‌شوند. این پوشش‌دهی باعث تغییر خواص سطحی ذرات می‌شود و آن‌ها را از حالت آب‌دوست به آب‌گریز تبدیل می‌کند.”
مهم‌ترین ویژگی‌های کربنات کلسیم کوتد سوپرفاین عبارتند از:
- اندازه ذرات فوق‌العاده ریز: ذرات این ماده معمولاً بین 40 نانومتر تا 2 میکرون هستند که باعث افزایش سطح تماس و بهبود خواص می‌شود.
- پراکندگی عالی در پلیمرها: پوشش آلی سطح ذرات باعث می‌شود که این ماده به راحتی در ماتریس‌های پلیمری پخش شود.
- کاهش جذب رطوبت: برخلاف کربنات کلسیم معمولی، نوع کوتد شده رطوبت کمتری جذب می‌کند.
- سازگاری با پلیمرهای غیرقطبی: این ویژگی باعث می‌شود که در صنایع پلاستیک و لاستیک کاربرد گسترده‌ای داشته باشد.
- بهبود خواص مکانیکی محصول نهایی: افزودن این ماده به پلیمرها باعث افزایش مقاومت کششی، ضربه‌پذیری و سختی می‌شود.
فرآیند پیچیده تولید و چالش‌های فنی آن
دستیابی به تکنولوژی تولید کربنات کلسیم کوتد سوپرفاین، مسیری پر چالش و پیچیده بوده است. مهندس علی رضایی، رئیس واحد تولید شرکت آروشا پودر، در خصوص این فرآیند می‌گوید: “تولید این محصول شامل چندین مرحله حساس و دقیق است که هر کدام نیازمند کنترل پارامترهای متعدد می‌باشد. ابتدا باید سنگ کربنات کلسیم با خلوص بالا (بیش از 98 درصد) انتخاب شود. سپس این سنگ طی فرآیندهای خردایش پیشرفته به ذرات بسیار ریز تبدیل می‌شود.”
مراحل اصلی تولید کربنات کلسیم کوتد سوپرفاین به شرح زیر است:
- انتخاب و آماده‌سازی مواد اولیه: استفاده از سنگ کربنات کلسیم با خلوص بالا و عاری از ناخالصی‌های فلزی
- خردایش اولیه: شکستن سنگ‌ها به قطعات کوچکتر با استفاده از سنگ‌شکن‌های فکی و مخروطی
- آسیاب میکرونیزه: خرد کردن ذرات تا ابعاد میکرونی با استفاده از آسیاب‌های ویژه
- طبقه‌بندی ذرات: جداسازی ذرات با اندازه مناسب با استفاده از سیستم‌های طبقه‌بندی هوایی پیشرفته
- خشک کردن: حذف رطوبت از ذرات با استفاده از خشک‌کن‌های مخصوص
- پوشش‌دهی (کوتینگ): مرحله اصلی و حساس فرآیند که طی آن، سطح ذرات با مواد آلی خاص پوشش داده می‌شود
- فرآوری نهایی: شامل خشک کردن، خرد کردن کلوخه‌ها و بسته‌بندی محصول
دکتر سعید محمدی، متخصص نانومواد و عضو تیم تحقیقاتی آروشا پودر، در مورد چالش‌های فنی این فرآیند توضیح می‌دهد: “مهم‌ترین چالش در تولید کربنات کلسیم کوتد سوپرفاین، کنترل دقیق فرآیند پوشش‌دهی است. در این مرحله، عوامل متعددی مانند دما، زمان واکنش، غلظت مواد شیمیایی، سرعت همزدن و pH محیط باید با دقت بسیار بالا کنترل شوند. کوچکترین انحراف در هر یک از این پارامترها می‌تواند کیفیت محصول نهایی را به شدت تحت تأثیر قرار دهد.”
وی می‌افزاید: “یکی دیگر از چالش‌های مهم، انتخاب نوع ماده پوشش‌دهنده مناسب است. ما پس از آزمایش‌های متعدد، موفق به سنتز ترکیبات آلی خاصی شدیم که علاوه بر ایجاد پوشش یکنواخت روی ذرات، پایداری حرارتی بالایی نیز دارند و در دماهای فرآیندی پلیمرها (حدود 200-300 درجه سانتیگراد) تخریب نمی‌شوند.”
کاربردهای گسترده کربنات کلسیم کوتد سوپرفاین در صنایع پیشرفته
کربنات کلسیم کوتد سوپرفاین به دلیل ویژگی‌های منحصر به فرد خود، کاربردهای متنوعی در صنایع مختلف دارد. مهندس فاطمه حسینی، مدیر بازاریابی شرکت آروشا پودر، در این خصوص می‌گوید: “این محصول استراتژیک در بیش از 20 صنعت مختلف کاربرد دارد که مهم‌ترین آن‌ها صنایع پلاستیک، لاستیک، رنگ، کاغذ، چسب و مستربچ هستند.”
برخی از مهم‌ترین کاربردهای کربنات کلسیم کوتد سوپرفاین عبارتند از:
- صنعت پلاستیک: به عنوان پرکننده در انواع پلیمرها مانند پلی‌اتیلن، پلی‌پروپیلن و PVC استفاده می‌شود و باعث بهبود خواص مکانیکی، کاهش هزینه تولید و افزایش سرعت فرآیند می‌شود.
- صنعت لاستیک: افزودن این ماده به ترکیبات لاستیکی باعث افزایش مقاومت سایشی، بهبود خواص الاستیکی و کاهش هزینه تولید می‌شود.
- صنعت رنگ و پوشش: استفاده از کربنات کلسیم کوتد سوپرفاین در فرمولاسیون رنگ‌ها باعث افزایش براقیت، بهبود پوشش‌دهی، مقاومت در برابر خوردگی و کاهش زمان خشک شدن می‌شود.
- صنعت کاغذ: به عنوان پرکننده و پوشش‌دهنده سطح کاغذ استفاده می‌شود و باعث افزایش سفیدی، براقیت و بهبود قابلیت چاپ‌پذیری می‌شود.
- صنعت چسب و درزگیر: افزودن این ماده به فرمولاسیون چسب‌ها باعث بهبود خواص چسبندگی، افزایش استحکام و کاهش هزینه تولید می‌شود.
- صنعت مستربچ: در تولید مستربچ‌های پلیمری کاربرد گسترده‌ای دارد و باعث بهبود خواص رنگی و مکانیکی محصول نهایی می‌شود.
دکتر احمدی در این خصوص می‌افزاید: “یکی از مهم‌ترین مزایای استفاده از کربنات کلسیم کوتد سوپرفاین در صنایع پلیمری، امکان افزایش درصد پرکننده بدون افت خواص مکانیکی است. به عنوان مثال، در تولید فیلم‌های پلی‌اتیلنی، با استفاده از نوع معمولی کربنات کلسیم، حداکثر می‌توان 15-20 درصد پرکننده اضافه کرد، اما با استفاده از نوع کوتد سوپرفاین، این میزان تا 40-50 درصد قابل افزایش است که منجر به کاهش چشمگیر هزینه تولید می‌شود.”
دستاورد متخصصان شرکت آروشا پودر و تأثیر آن بر اقتصاد و صنعت کشور
دستیابی به تکنولوژی تولید کربنات کلسیم کوتد سوپرفاین، حاصل سال‌ها تلاش و پژوهش متخصصان شرکت آروشا پودر بوده است. این شرکت دانش‌بنیان با سرمایه‌گذاری در بخش تحقیق و توسعه و همکاری با مراکز علمی و دانشگاهی کشور، موفق به بومی‌سازی کامل این فناوری پیچیده شده است.
مهندس حسین کریمی، مدیرعامل شرکت آروشا پودر، در خصوص این دستاورد می‌گوید: “پروژه دستیابی به تکنولوژی تولید کربنات کلسیم کوتد سوپرفاین از سال 1398 در شرکت ما آغاز شد. در ابتدا با چالش‌های فراوانی مواجه بودیم، زیرا اطلاعات فنی این فرآیند به شدت محرمانه بود و کشورهای صاحب این فناوری حاضر به انتقال دانش فنی نبودند. تیم تحقیقاتی ما متشکل از متخصصان شیمی، مهندسی شیمی، نانوتکنولوژی و مکانیک، با مطالعه مقالات علمی، انجام آزمایش‌های متعدد و طراحی تجهیزات خاص، موفق شدند پس از حدود سه سال تلاش مستمر، به فرمولاسیون و فرآیند تولید این محصول استراتژیک دست یابند.”
وی می‌افزاید: “در حال حاضر، خط تولید صنعتی این محصول با ظرفیت 15 هزار تن در سال راه‌اندازی شده و محصول تولیدی ما از نظر کیفیت با نمونه‌های خارجی برابری می‌کند. همچنین موفق به صادرات این محصول به کشورهای همسایه شده‌ایم و برنامه داریم در آینده نزدیک، بازارهای اروپایی را نیز هدف قرار دهیم.”
این دستاورد تأثیرات مثبت متعددی بر اقتصاد و صنعت کشور داشته است:
- جلوگیری از خروج ارز: پیش از این، سالانه حدود 50 میلیون دلار صرف واردات این محصول می‌شد که با بومی‌سازی فناوری تولید، از خروج این میزان ارز جلوگیری شده است.
- ایجاد اشتغال: راه‌اندازی خط تولید این محصول به طور مستقیم برای 120 نفر و به طور غیرمستقیم برای بیش از 500 نفر اشتغال‌زایی کرده است.
- کاهش وابستگی به خارج: تولید داخلی این محصول استراتژیک، وابستگی صنایع مختلف کشور به واردات را کاهش داده است.
- ارزآوری از طریق صادرات: صادرات این محصول با ارزش افزوده بالا، منجر به ارزآوری قابل توجهی برای کشور شده است.
- انتقال دانش فنی به سایر صنایع: فناوری‌های توسعه یافته در این پروژه، در سایر صنایع مرتبط نیز قابل استفاده است.
دکتر محمدی در پایان خاطرنشان می‌کند: “دستیابی به این فناوری پیشرفته نشان داد که با اتکا به توان داخلی و سرمایه‌گذاری در بخش تحقیق و توسعه، می‌توان به پیچیده‌ترین فناوری‌های روز دنیا دست یافت. شرکت آروشا پودر در حال حاضر روی توسعه نسل جدید کربنات کلسیم کوتد با خواص ویژه برای کاربردهای خاص مانند صنایع الکترونیک، پزشکی و نانوکامپوزیت‌ها کار می‌کند و امیدواریم در آینده نزدیک، خبرهای خوشی در این زمینه به جامعه صنعتی کشور اعلام کنیم.”
این دستاورد ارزشمند، گامی مهم در مسیر خودکفایی صنعتی کشور و نمونه‌ای موفق از تبدیل تهدید تحریم‌ها به فرصتی برای شکوفایی استعدادها و توانمندی‌های داخلی است.