هسته‌ای در صنعت ــ ۴۶| استفاده از فناوری هسته‌ای برای سبک‌سازی تخته‌های فشرده

خبرگزاری تسنیم؛ گروه اقتصادی ــ تخته‌های فشرده از پرکاربردترین مواد در صنعت ساختمان، مبلمان و بسته‌بندی هستند. اما یکی از چالش‌های اساسی آن‌ها وزن بالا و استحکام محدود است. در دهه‌های اخیر، فناوری هسته‌ای و به‌ویژه پرتودهی به‌عنوان ابزاری نوین برای بهبود این ویژگی‌ها مطرح شده است. پرتودهی با استفاده از پرتوهای گاما یا الکترونی، موجب تغییر در پیوندهای شیمیایی داخل الیاف چوب و رزین‌های اتصال‌دهنده می‌شود. این تغییرات باعث کاهش وزن و افزایش خواص مکانیکی می‌گردد.

بیشتر بخوانید

ضرورت و اهمیت سبک‌سازی

سبک‌سازی در تخته‌های فشرده تنها یک هدف فنی نیست، بلکه ضرورت اقتصادی و زیست‌محیطی دارد. کاهش وزن تخته‌ها به کاهش مصرف انرژی در حمل‌ونقل و سهولت استفاده در تولید کمک می‌کند. همچنین سبک‌تر شدن محصولات چوبی می‌تواند هزینه نهایی مصرف‌کننده را پایین آورد. از منظر زیست‌محیطی نیز سبک‌سازی با مصرف کمتر مواد اولیه، فشار بر منابع طبیعی را کاهش می‌دهد.

اصول کلی فناوری پرتودهی

پرتودهی بر پایه تاباندن پرتوهای پرانرژی به ماده استوار است. در تخته‌های فشرده، این پرتوها موجب شکستن برخی پیوندها و ایجاد شبکه‌های جدید در رزین‌ها می‌شوند. نتیجه، افزایش تخلخل و کاهش چگالی است، درحالی‌که استحکام کلی حفظ یا حتی بهبود می‌یابد. بسته به نوع منبع پرتو، شدت و مدت زمان تابش، نتایج متفاوتی حاصل می‌شود.

یک سیستم پرتودهی شامل منبع پرتو (ایزوتوپ یا شتاب‌دهنده)، اتاقک تابش، تجهیزات حفاظتی و سیستم کنترل است. برای سبک‌سازی تخته‌ها معمولاً از پرتو الکترونی یا گاما استفاده می‌شود. تجهیزات حفاظتی مانند دیوارهای بتنی و سپرهای سربی برای ایمنی اپراتورها ضروری‌اند.

کاربرد این فناوری به صنایع مبلمان، ساختمان، خودرو و حتی صنایع بسته‌بندی گسترش یافته است. در مبلمان، تخته‌های سبک‌تر به سهولت حمل و کاهش قیمت کمک می‌کنند. در خودروها نیز استفاده از تخته‌های سبک می‌تواند وزن کل وسیله نقلیه را کاهش دهد و به بهبود مصرف سوخت بینجامد.

تأثیرات اقتصادی

پرتودهی هرچند در ابتدا هزینه‌بر است، اما در بلندمدت صرفه‌جویی ایجاد می‌کند. تخته‌های سبک‌تر نیازمند مواد اولیه کمتر و حمل‌ونقل ارزان‌تر هستند. برآوردها نشان می‌دهد که استفاده از پرتودهی می‌تواند هزینه نهایی تولید تخته‌ها را تا ۳۰ درصد کاهش دهد.

فرایند انجام پرتودهی

در این فرایند، تخته‌های فشرده آماده‌شده در اتاقک تابش قرار می‌گیرند. شدت و زمان پرتودهی متناسب با ضخامت و نوع ماده تنظیم می‌شود. پس از تابش، خواص فیزیکی و مکانیکی تخته‌ها آزمایش می‌شود تا میزان سبک‌سازی و استحکام ارزیابی گردد.

روش‌های مرسوم سبک‌سازی مانند افزودن مواد شیمیایی یا فوم‌زنی، معمولاً باعث کاهش مقاومت می‌شوند. اما پرتودهی توانسته این مسئله را حل کند. در این روش، سبک‌سازی با حفظ یا حتی ارتقای استحکام همراه است. علاوه‌براین، محصول نهایی سازگارتر با محیط‌زیست است.

چالش‌ها و محدودیت‌ها

باوجود مزایا، پرتودهی محدودیت‌هایی دارد. هزینه بالای تجهیزات و نیاز به رعایت ایمنی پرتویی از جمله چالش‌های اصلی است. همچنین برخی کشورها زیرساخت لازم برای استفاده گسترده از این فناوری را ندارند. آموزش نیروی انسانی متخصص نیز یکی از موانع گسترش آن محسوب می‌شود.

رفع چالش‌های سنتی با پرتودهی

روش‌های سنتی سبک‌سازی، مثل استفاده از افزودنی‌های شیمیایی یا تراکم کمتر، اغلب باعث افت مقاومت مکانیکی می‌شوند. پرتودهی این مشکل را حل کرده است. زیرا با تغییر در ساختار مولکولی رزین‌ها، وزن کاهش می‌یابد بدون آنکه استحکام به‌طور جدی کم شود. این مزیت باعث شده پرتودهی جایگزین مناسبی برای روش‌های قدیمی باشد.

در سال‌های اخیر، استفاده از پرتودهی با پرتوهای الکترونی پرانرژی و ترکیب آن با فناوری نانو، کیفیت تخته‌ها را به‌طرز قابل‌توجهی افزایش داده است. همچنین سیستم‌های دیجیتال کنترل دز، امکان تنظیم دقیق شدت و مدت تابش را فراهم کرده‌اند. این پیشرفت‌ها آینده این فناوری را روشن‌تر کرده است.

ابعاد زیست‌محیطی

پرتودهی به کاهش مصرف چوب و مواد شیمیایی کمک می‌کند. این موضوع هم از نظر حفظ منابع جنگلی و هم از نظر کاهش انتشار آلاینده‌ها اهمیت دارد. تخته‌های سبک‌تر موجب مصرف کمتر انرژی در حمل‌ونقل نیز می‌شوند که خود به کاهش اثرات زیست‌محیطی می‌انجامد.

هرچند پرتودهی فواید زیادی دارد، اما رعایت اصول ایمنی ضروری است. کارگران باید آموزش ببینند و تجهیزات حفاظتی در محل نصب شود. همچنین پایش مداوم پرتو از طریق دوزیمترهای فردی و دستگاه‌های هشداردهنده ضروری است. رعایت این نکات ضامن سلامت پرسنل خواهد بود.

نقش در رقابت صنعتی

شرکت‌هایی که از این فناوری استفاده می‌کنند، می‌توانند محصولات سبک‌تر و باکیفیت‌تر به بازار عرضه کنند. این امر یک مزیت رقابتی مهم در صنایع مبلمان، خودرو و بسته‌بندی ایجاد می‌کند. به‌ویژه در بازارهای صادراتی، این ویژگی‌ها باعث افزایش سهم بازار می‌شود.

تخته‌های پرتودهی‌شده طول عمر بیشتری دارند زیرا در برابر رطوبت، قارچ و فشار مکانیکی مقاوم‌ترند. در نتیجه، مصرف‌کنندگان مجبور به تعویض زودهنگام محصولات نمی‌شوند. این امر به کاهش ضایعات و صرفه‌جویی اقتصادی کمک می‌کند.

چشم‌انداز توسعه

کشورهای درحال‌توسعه با چالش کمبود منابع و نیاز به محصولات ارزان و بادوام روبه‌رو هستند. فناوری پرتودهی می‌تواند پاسخی مناسب باشد. با سرمایه‌گذاری اولیه در زیرساخت‌ها، این کشورها قادر خواهند بود تخته‌های سبک و ارزان تولید کنند و صنایع داخلی خود را تقویت نمایند.

انتظار می‌رود با کاهش هزینه تجهیزات پرتودهی و افزایش آگاهی از مزایا، استفاده از این روش در سطح جهانی گسترش یابد. توصیه می‌شود دولت‌ها و شرکت‌ها با ایجاد مراکز تحقیقاتی مشترک، زمینه بومی‌سازی فناوری را فراهم کنند. همچنین ترکیب پرتودهی با فناوری‌های نو مانند هوش مصنوعی و نانومواد می‌تواند افق‌های تازه‌ای بگشاید.

جمع‌بندی

پرتودهی هسته‌ای در سبک‌سازی تخته‌های فشرده، روشی نوآورانه و مؤثر است که می‌تواند تحولی در صنایع مختلف ایجاد کند. این فناوری نه‌تنها به بهبود ویژگی‌های فنی محصول کمک می‌کند بلکه از نظر اقتصادی و زیست‌محیطی نیز ارزشمند است. آینده این روش نویدبخش است و می‌تواند به یکی از استانداردهای جهانی صنعت چوب بدل شود.

—-

منابعی برای مطالعه بیشتر

1. Zhang, L., “Radiation Processing of Wood-Based Panels,” Radiation Physics and Chemistry, ۲۰۲۱.
2. Müller, A., “Lightweight Composite Boards by Gamma Irradiation,” Journal of Wood Science, ۲۰۲۰.
3. Park, S., “Electron Beam Technology for Wood Products,” Applied Radiation and Isotopes, ۲۰۱۹.
4. Oliveira, J., “Gamma Irradiation Effects on MDF,” Construction Materials Journal, ۲۰۲۰.
5. Ito, T., “Radiation-Crosslinking in Polymer Composites,” Polymer Degradation and Stability, ۲۰۱۹.
6. Hassan, M., “Radiation Modification of Wood-Resin Systems,” Journal of Applied Polymer Science, ۲۰۲۱.
7. Lee, C., “Economic Analysis of Radiation Technology in Wood Industry,” International Journal of Industrial Economics, ۲۰۲۰.
8. Silva, F., “Standards for Radiation Processing of Materials,” IAEA Reports, ۲۰۱۹.
9. Wu, H., “Eco-Friendly Wood Panels with Radiation Technology,” Environmental Materials Journal, ۲۰۲۰.
10. Kumar, R., “Radiation Processing in Furniture Industry,” Furniture Engineering Review, ۲۰۲۱.
11. Garcia, P., “Structural Improvement of Particleboards by Gamma Rays,” Materials Today: Proceedings, ۲۰۲۰.
12. Ahmed, Y., “Safety Aspects in Radiation Wood Processing,” Health Physics Journal, ۲۰۱۹.
13. Brown, K., “Durability Enhancement of Composite Boards,” Construction and Building Materials, ۲۰۲۱.
14. Chen, Y., “Nanomaterials and Radiation in Lightweight Boards,” Advanced Composites Journal, ۲۰۲۰.
15. Rossi, M., “Energy Savings through Lightweight Panels,” Journal of Sustainable Engineering, ۲۰۲۱.
16. Li, D., “Performance of Irradiated Fiberboards,” Journal of Wood Chemistry and Technology, ۲۰۱۹.
17. Torres, E., “Radiation Techniques in Developing Countries,” Technology and Development Review, ۲۰۲۰.
18. Singh, V., “Hybrid Radiation and Nanotech Approaches,” Composite Interfaces, ۲۰۲۱.
19. Gonzalez, R., “Market Impacts of Radiation-Processed Boards,” International Trade Journal, ۲۰۲۰.
20. Patel, N., “Future Trends in Radiation Applications for Wood,” Industrial Applications of Radiation, ۲۰۲۱.