اختصاصی بسپار/ از مهندسی کلاسیک لاستیک تا تولد نسل سبز

بسپار/ایران پلیمر صنعت لاستیک امروز در وضعیتی ایستاده است که می‌توان آن را یکی از حساس‌ترین و تعیین‌کننده‌ترین مقاطع تاریخ خود دانست. نقطه‌ای که در آن، تداوم مسیرهای کلاسیک گذشته نه‌تنها مزیت رقابتی ایجاد نمی‌کند، بلکه در بسیاری موارد به یک ریسک راهبردی بدل شده است. این صنعت که طی دهه‌ها با اتکا به فرمولاسیون‌های تثبیت‌شده، زنجیره تأمین سنتی و منطق «بهبود تدریجی» رشد کرده بود، اکنون تحت فشار هم‌زمان سه نیروی قدرتمند قرار دارد: تحول فناوری، الزامات زیست‌پایداری و تغییر ماهیت بازارهای مصرف.

در یک‌سو، پیشرفت‌های شتابان در علم پلیمر، شیمی فیزیک لاستیک‌ها، نانوفناوری و مهندسی سطح، امکان طراحی موادی را فراهم کرده‌اند که خواص آن‌ها دیگر صرفاً تابع نوع لاستیک پایه یا سیستم پخت نیست، بلکه حاصل مهندسی آگاهانه در مقیاس مولکولی، شبکه‌ای و بین‌فازی است. در سوی دیگر، دیجیتال‌سازی صنعت، توسعه خودروهای الکتریکی و خودران و ورود مفاهیمی نظیر اینترنت اشیاء و هوش مصنوعی، انتظارات کاملاً جدیدی را از مواد لاستیکی به‌وجود آورده‌اند. انتظاراتی که با منطق مواد «منفعل» همخوانی ندارد و نیازمند لاستیک‌های فعال، خودحسگر و تطبیق‌پذیر است.
در این میان، صنعت تایر به‌عنوان بزرگ‌ترین و راهبردی‌ترین بخش مصرف‌کننده لاستیک، بیش از هر حوزه دیگری در معرض این دگرگونی قرار گرفته است. تایر که تا همین اواخر به‌عنوان یک قطعه مکانیکی با وظیفه‌ای مشخص تعریف می‌شد، امروز به‌تدریج در حال تبدیل شدن به یک بخش هوشمند در معماری کلان خودرو است. بخشی که باید به‌صورت پیوسته با سیستم‌های کنترل، ایمنی، مدیریت انرژی و حتی سکو‌های تحلیل داده در ارتباط باشد. تحقق چنین نقشی، بدون بازنگری بنیادین در ماهیت مواد لاستیکی، عملا غیرممکن است.

هم‌زمان با این تحولات فناورانه، مسئله زیست‌پایداری به یکی از چالش‌های ساختاری صنعت لاستیک بدل شده است. ردپای کربن بالا، وابستگی به منابع فسیلی، دشواری بازیافت شبکه‌های پخت و حجم عظیم تایرهای فرسوده، فشار بی‌سابقه‌ای از سوی قانون‌گذاران، خودروسازان و افکار عمومی بر این صنعت وارد کرده است. دیگر نمی‌توان زیست‌پایداری را به‌عنوان یک «گزینه اختیاری» یا پروژه جانبی در نظر گرفت. زیست‌پایداری امروز به یکی از شاخص‌های اصلی طراحی مواد، انتخاب فرآیند و حتی مدل کسب‌وکار تبدیل شده است.
در چنین بستری، مفاهیمی مانند لاستیک‌های مهندسی پیشرفته، تایرهای هوشمند، کامپوزیت‌های چندکارکردی، شبکه‌های پویا و اقتصاد چرخشی نه شعارهای آینده‌نگرانه، بلکه ابزارهای واقعی بقا و رقابت‌پذیری هستند. مرز میان تحقیق دانشگاهی و توسعه صنعتی بیش از هر زمان دیگری کمرنگ شده و شرکت‌هایی موفق خواهند بود که بتوانند دانش عمیق علم مواد را به‌سرعت به راه‌حل‌های صنعتی مقیاس‌پذیر تبدیل کنند.

دنیای دیروز، امروز و فردای تایر
تایر یکی از معدود محصولات صنعتی است که در آن علم پلیمر، شیمی فیزیک و الزامات ایمنی به‌صورت هم‌زمان و به‌شدت در هم تنیده‌اند. برخلاف تصور رایج که تایر را صرفا یک محصول لاستیکی می‌داند، تایر در واقع یک سامانه مهندسی‌شده پیچیده است که باید به‌طور هم‌زمان الزامات متناقضی مانند تحمل بار، جذب ارتعاش، چسبندگی به سطح، مقاومت سایشی، حداقل‌سازی اتلاف انرژی و پایداری حرارتی را برآورده کند.

دیروز – از کشف لاستیک تا تولد تایر مهندسی‌شده
داستان تایر، پیش از آنکه به خودرو و صنعت حمل‌ونقل گره بخورد، با کشف و شناخت لاستیک طبیعی آغاز می‌شود. لاستیک طبیعی که ماهیت آن پلی‌ایزوپرن با ساختار سیس-۱،۴ است، قرن‌ها پیش از انقلاب صنعتی توسط تمدن‌های بومی آمریکای مرکزی و جنوبی شناخته شده بود. آن‌ها از شیره درخت Hevea brasiliensis برای ساخت اشیای کشسان، توپ و پوشش‌های ضدآب استفاده می‌کردند، اما این ماده به دلیل حساسیت شدید به دما و تغییر شکل دائمی کاربرد مهندسی گسترده‌ای نداشت.
نقطه عطف واقعی در تاریخ لاستیک و متعاقبا تایر، کشف فرآیند ولکانش توسط چارلز گودییر در سال ۱۸۳۹ بود. ولکانش، که مبتنی بر ایجاد پیوندهای عرضی گوگردی بین زنجیرهای پلی‌ایزوپرن است، رفتار لاستیک را از یک گرمانرم چسبناک و ناپایدار به یک لاستیک واقعی با برگشت‌پذیری کشسان، استحکام کششی مناسب و پایداری حرارتی قابل قبول تبدیل کرد. از منظر مهندسی پلیمر، این تحول در واقع اولین نمونه صنعتی از «مهندسی شبکه پلیمری» محسوب می‌شود. مفهومی که تا امروز نیز اساس طراحی ترکیبات تایر است.

با گسترش انقلاب صنعتی و توسعه وسایل نقلیه ابتدایی، نیاز به ماده‌ای برای کاهش ارتعاش و افزایش راحتی حرکت بیش از پیش احساس شد. در این بستر، جان بوید دانلوپ در سال ۱۸۸۸ نخستین تایر بادی را معرفی کرد. تایر بادی نه‌تنها ضربه‌ها و ناهمواری‌های مسیر را جذب می‌کرد، بلکه تماس مؤثرتری بین چرخ و سطح زمین ایجاد می‌نمود. این اختراع، تایر را از یک پوشش ساده به یک جزء عملکردی در سامانه حرکتی تبدیل کرد.
در اوایل قرن بیستم و هم‌زمان با رشد صنعت خودروسازی، تایرها عمدتا دارای ساختار بایاس بودند. در این تایرها، لایه‌های تقویتی پارچه‌ای که ابتدا از پنبه و سپس از ریون و نایلون ساخته می‌شدند، با زاویه‌های متقاطع نسبت به جهت حرکت قرار می‌گرفتند. اگرچه این ساختار استحکام مناسبی ایجاد می‌کرد، اما از دیدگاه رفتار گرانروکشسان، دارای اتلاف انرژی بالا و تولید گرمای زیاد قابل توجه بود. این ویژگی‌ها باعث سایش سریع‌تر، مصرف سوخت بالاتر و محدودیت عملکرد در سرعت‌های بالا می‌شد.

در این دوره تاریخی، مهندسی تایر بیشتر مبتنی بر تجربه و آزمون‌وخطا بود و شناخت علمی از رابطه بین ریزساختار شبکه اتصالا عرضی، نوع پلیمر، میزان پرکننده و پاسخ پویای تایر هنوز در مراحل ابتدایی قرار داشت. با این حال، همین تجربیات پایه‌ای، بستر شکل‌گیری علم مهندسی تایر در دهه‌های بعد را فراهم کرد و تایر را از یک محصول تجربی به یک موضوع پژوهشی جدی در علم پلیمر تبدیل نمود.

امروز – تایر مدرن
اگر «دیروزِ تایر» را دوران کشف و تجربه بدانیم، «امروزِ تایر» بی‌تردید عصر مهندسی دقیق، فرمولاسیون هدفمند و فرآیندهای صنعتی کنترل‌شده است. تایر امروزی حاصل ده‌ها سال پژوهش در شیمی پلیمر، علم رئولوژی، مهندسی کامپوزیت و فناوری تولید است و بدون درک هم‌زمان مواد، ساختار و فرآیند، قابل تحلیل نیست.
تایر به‌عنوان یک کامپوزیت پلیمری چندجزئی
تایر مدرن یک ماده یکنواخت نیست، بلکه مجموعه‌ای از اجزای عملکردی است که هر یک دارای ترکیب پلیمری و وظیفه مشخص هستند. بدنه، دیواره جانبی، آج، لایه درونی و طوقه‌ها، همگی از نظر نوع پلیمر، میزان اتصالات عرضی و مواد تقویتی با یکدیگر تفاوت دارند. این تفکیک ساختاری امکان آن را فراهم می‌کند که هر بخش دقیقاً متناسب با تنش‌ها و شرایط کاری خود طراحی شود.
در قلب این سامانه، شبکه‌های لاستیکی (اتصالات عرضی) قرار دارند که رفتار پویای تایر را تعیین می‌کنند. مهندسی تایر در عمل به معنای مهندسی این شبکه‌هاست. یعنی کنترل چگالی پیوندهای عرضی، توزیع آن‌ها و برهم‌کنش زنجیرهای پلیمری با پرکننده‌ها.

اجزای اصلی فرمولاسیون تایر
فرمولاسیون تایر، برخلاف بسیاری از محصولات پلیمری، صرفا ترکیب چند ماده برای دستیابی به یک خاصیت مشخص نیست، بلکه فرآیندی چندهدفه و به‌شدت حساس است که در آن هر جزء باید هم‌زمان با سایر اجزا سازگار باشد. تغییر در مقدار یا نوع هر مؤلفه می‌تواند زنجیره‌ای از تغییرات ناخواسته در رفتار پویا، سایش، چسبندگی و دوام ایجاد کند. از این رو، بررسی اجزای فرمولاسیون تایر باید با نگاهی عملکردمحور و نه صرفاً توصیفی انجام شود.
کائوچوها، چارچوب شبکه پلیمری
کائوچوها ستون فقرات هر ترکیب تایر را تشکیل می‌دهند و رفتار پایه‌ای ماده را تعیین می‌کنند. لاستیک طبیعی به‌دلیل ساختار منحصربه‌فرد پلی‌ایزوپرن سیس-۱،۴، توانایی بالایی در بلورینگی القایی تحت کرنش بالا دارد. این ویژگی موجب افزایش استحکام در حین بارگذاری و بهبود مقاومت خستگی می‌شود. عاملی که آن را برای بخش‌هایی مانند دیواره جانبی و بدنه تایر بسیار مناسب می‌سازد.
در مقابل، لاستیک‌های برساختی امکان مهندسی دقیق‌تر رفتار را فراهم می‌کنند. لاستیک استایرن–بوتادین با تنظیم درصد استایرن و ریزساختار بوتادین، اجازه کنترل سایش و چسبندگی را می‌دهد، در حالی که لاستیک بوتادین با کاهش اتلاف انرژی، نقش کلیدی در کاهش مقاومت غلتشی ایفا می‌کند. ترکیب این کائوچوها نه‌تنها یک انتخاب شیمیایی، بلکه یک تصمیم راهبردی مهندسی است که مستقیما به نوع تایر و شرایط کاری آن وابسته است.

پرکننده‌ها، تقویت‌کننده و کنترل‌گر
پرکننده‌ها از مهم‌ترین و در عین حال پیچیده‌ترین اجزای فرمولاسیون تایر هستند. نقش آن‌ها صرفا افزایش استحکام نیست، بلکه پرکننده‌ها به‌طور مستقیم رفتار گرانروکشسان، سایش، انتقال حرارت و حتی فرآیندپذیری ترکیب لاستیکی را کنترل می‌کنند.
دوده همچنان پرکاربردترین پرکننده در صنعت تایر است. اندازه ذرات، سطح ویژه و ساختار تجمعی دوده تعیین می‌کند که شبکه تقویتی چگونه درون بستر لاستیکی شکل گیرد. دوده‌های با سطح ویژه بالا موجب افزایش استحکام و مقاومت سایشی می‌شوند، اما در عین حال می‌توانند اتلاف انرژی و تولید گرما را افزایش دهند. از این رو، انتخاب نوع دوده همواره با مصالحه میان دوام و بهره‌وری انرژی همراه است.

در دهه‌های اخیر، سیلیکا به‌عنوان جایگزین یا مکمل دوده نقش فزاینده‌ای یافته است. سیلیکا به‌تنهایی برهم‌کنش ضعیفی با زنجیرهای پلیمری دارد، اما استفاده از عامل‌های جفت‌کننده سیلانی امکان ایجاد پیوند شیمیایی میان پرکننده و پلیمر را فراهم می‌کند. این سامانه تقویتی پیشرفته اجازه می‌دهد که تایر در دماهای کاری، اتلاف انرژی کمتری داشته باشد و در عین حال چسبندگی در دماهای پایین حفظ شود. از دیدگاه مهندسی پلیمر، این تحول نمونه‌ای بارز از مهندسی سطح و کنترل برهم‌کنش در مقیاس نانومتری است.
علاوه بر این دو، پرکننده‌های نوظهور زیست‌پایه یا هیبریدی نیز در حال بررسی هستند، هرچند هنوز چالش‌های فنی و اقتصادی آن‌ها به‌طور کامل برطرف نشده است.

نرم‌کننده‌ها و روغن‌های فرایندی
نرم‌کننده‌ها نقش مهمی در کاهش گرانروی، بهبود پراکنش پرکننده‌ها و تسهیل فرآیند اختلاط دارند. این مواد همچنین بر رفتار پویای تایر اثر می‌گذارند و می‌توانند دامنه تغییرشکل‌های قابل تحمل را افزایش دهند. با تشدید مقررات زیست‌محیطی، استفاده از روغن‌های آروماتیک سنتی به‌تدریج جای خود را به روغن‌های کم‌خطر و زیست‌سازگار داده است، موضوعی که خود چالش‌های جدیدی در طراحی فرمولاسیون ایجاد کرده است.

سامانه پخت (ولکانش)
سامانه پخت مهم‌ترین و حساس‌ترین بخش فرمولاسیون تایر است، زیرا این سامانه تعیین می‌کند که شبکه پلیمری چگونه شکل بگیرد و تا چه حد پایداری ابعادی باشد. گوگرد به‌عنوان عامل اصلی ایجاد پیوندهای عرضی، به‌همراه شتاب‌دهنده‌ها و فعال‌کننده‌ها، معماری نهایی شبکه را کنترل می‌کند.
نوع پیوندهای عرضی (تک‌گوگردی، دوگوگردی یا چندگوگردی) اثر مستقیمی بر رفتار خستگی، مقاومت حرارتی و دوام تایر دارد. به‌عنوان مثال، شبکه‌هایی با پیوندهای کوتاه‌تر پایداری حرارتی بالاتری دارند، اما ممکن است از نظر کشسانی ضعیف‌تر باشند. از این رو، طراحی سامانه پخت همواره یک مصالحه دقیق میان دوام، ایمنی و عملکرد دینامیکی است.
علاوه بر این، پدیده‌هایی مانند بازپخت و پخت ناقص می‌توانند خواص تایر را به‌شدت تحت تأثیر قرار دهند. به همین دلیل، مهندسی تایر بدون شناخت عمیق سینتیک پخت و کنترل دقیق شرایط فرآیند، امکان‌پذیر نیست.
در نهایت افزودنی‌های ویژه مانند پاداکسنده‌ها، ضدتخریب‌کننده‌ها و مواد ضدپیرشدگی هستند که عمر سرویس‌دهی تایر را در برابر گرما، اکسیژن و اوزون افزایش می‌دهند.

فرآیند ساخت تایر، از اختلاط تا پخت
ساخت تایر یک فرآیند ساده قالب‌گیری نیست، بلکه زنجیره‌ای از مراحل به‌هم‌پیوسته و حساس است. این فرآیند با اختلاط مواد در مخلوط‌کن‌های داخلی آغاز می‌شود، جایی که پراکنش یکنواخت پرکننده‌ها در بستر پلیمری اهمیت حیاتی دارد. کیفیت این مرحله تاثیر مستقیمی بر خواص ایستا و پویای تایر دارد.
پس از اختلاط، ترکیبات لاستیکی به شکل ورق یا نوار در می‌آیند و هر جزء تایر به‌طور جداگانه ساخته می‌شود. در مرحله مونتاژ، این اجزا به‌صورت لایه‌لایه روی هم قرار می‌گیرند تا تایر خام شکل گیرد. تایر خام هنوز فاقد خواص نهایی است و تنها پس از ورود به مرحله پخت، ساختار واقعی خود را به دست می‌آورد.
پخت تایر، که در قالب‌های گرم و تحت فشار انجام می‌شود، مرحله‌ای است که در آن ولکانش رخ می‌دهد و شبکه پلیمری شکل می‌گیرد. کنترل دقیق دما، زمان و فشار در این مرحله برای دستیابی به خواص مطلوب و جلوگیری از پخت ناقص یا بیش‌ازحد ضروری است.

تفاوت‌های اساسی میان تایرها
تایرها از نظر ساختار، ترکیب پلیمری و کاربرد تفاوت‌های اساسی دارند. تایرهای سواری، باری، صنعتی، کشاورزی و هوایی هر یک برای شرایط تنش، سرعت و بار کاملا متفاوتی طراحی می‌شوند. حتی در یک رده مشخص، تفاوت میان تایر تابستانی، زمستانی و چهار فصل ناشی از تغییرات دقیق در فرمولاسیون و طراحی آج است. این تفاوت‌ها نشان می‌دهد که تایر امروزی نتیجه انتخاب‌های مهندسی بسیار ظریف و هدفمند است.
در تایرهای کشاورزی، اولویت اصلی نه سرعت و مصرف انرژی، بلکه انتقال یکنواخت نیرو به زمین با حداقل تخریب خاک است. این تایرها تحت بارهای بسیار بالا و سرعت‌های پایین کار می‌کنند و اغلب در محیط‌هایی با رطوبت، گل و ذرات ساینده قرار دارند. به همین دلیل، ترکیبات لاستیکی آن‌ها معمولا سهم بالایی از لاستیک طبیعی دارند که به دلیل ساختار 1 و 4 سیس پلی‌ایزوپرن، مقاومت خستگی و پارگی بالایی ایجاد می‌کند. آج‌های عمیق و زاویه‌دار در این تایرها نه یک انتخاب زیبایی‌شناسانه، بلکه پاسخی مستقیم به نیاز به چسبندگی مکانیکی بالا در خاک نرم است. از منظر مهندسی پلیمر، این تایرها باید اتلاف کنترل‌شده‌ای داشته باشند تا ضمن تحمل تغییر شکل‌های بزرگ، دچار افزایش دمای مخرب نشوند.

در مقابل، تایرهای باری و تجاری سنگین در محیطی کاملا متفاوت فعالیت می‌کنند. این تایرها با بارهای دینامیکی مداوم، مسافت‌های طولانی و دمای کاری بالا مواجه‌اند. در اینجا، مسئله اصلی دوام و پایداری حرارتی است. ترکیب‌های لاستیکی این تایرها معمولاً بر پایه آمیزه‌های مهندسی‌شده NR/BR طراحی می‌شوند تا هم استحکام مکانیکی کافی فراهم شود و هم رشد ترک در اثر خستگی کنترل گردد. برخلاف تایرهای سواری، افزایش مقاوت غلتشی در تایر باری تا حدی قابل‌قبول است، زیرا ایمنی و طول عمر در اولویت بالاتری قرار دارد. معماری تقویت‌کنندگی چندلایه با سیم‌های فولادی ضخیم نیز بازتاب همین فلسفه طراحی است.
تایرهای سواری اما نماینده تعادلی ظریف میان خواسته‌های متناقض هستند؛ چسبندگی، راحتی، صدای کم، مصرف سوخت پایین و عمر مناسب، همگی باید به‌طور همزمان تامین شوند. استفاده گسترده از لاستیک‌های برساختی نظیر SBR و BR در کنار سیستم‌های پرکننده سیلیکا/سیلان، امکان تنظیم دقیق رفتار گرانروکشسان را فراهم می‌کند. تفاوت میان یک تایر اقتصادی و یک تایر پریمیوم سواری، بیش از هر چیز در توانایی کنترل Tan δ در بازه‌های دمایی مختلف نهفته است. به‌گونه‌ای که تایر در دمای پایین چسبندگی کافی و در دمای کاری مقاومت غلتشی پایینی داشته باشد. این تضاد، امضای مهندسی پیشرفته در تایرهای سواری مدرن است.
در سطحی کاملا متفاوت، تایرهای هوایی قرار دارند که شاید بتوان آن‌ها را اوج مهندسی لاستیک دانست. این تایرها باید در کسری از ثانیه، بارهایی چند ده برابر وزن هواپیما را در لحظه فرود تحمل کنند، بدون آنکه دچار شکست ساختاری شوند. برخلاف تایرهای زمینی، تایر هوایی در بیشتر زمان خود بدون بار و تنها در فازهای تیک‌آف و لندینگ فعال است. ترکیبات لاستیکی مورد استفاده در این تایرها باید مقاومت فوق‌العاده‌ای در برابر شوک حرارتی، سایش شدید و تغییر شکل لحظه‌ای داشته باشند. کنترل دقیق اتصلات عرضی و استفاده از تقویت‌کننده‌های با پراکنش بسیار یکنواخت، در اینجا حیاتی است. کوچک‌ترین نقص می‌تواند پیامدهای فاجعه‌بار داشته باشد.
در نهایت، تایرهای صنعتی و معدنی را می‌توان در دسته‌ای جداگانه قرار داد.؛ تایرهایی که در محیط‌های بسیار خشن، با بارهای فوق‌سنگین و اغلب بدون اهمیت سرعت یا راحتی کار می‌کنند. در این تایرها، تمرکز اصلی بر مقاومت در برابر پارگی و سایش شدید است. فرمولاسیون‌ها به‌گونه‌ای طراحی می‌شوند که بیشترین حد استحکام مکانیکی و حداقل حساسیت به آسیب‌های موضعی را داشته باشند، حتی اگر این موضوع به افزایش وزن و کاهش انعطاف‌پذیری منجر شود.
جمع‌بندی این مقایسه نشان می‌دهد که تفاوت میان انواع تایرها، بازتاب مستقیم تفاوت در سناریوی عملکردی آن‌هاست. هر تایر یک سامانه پلیمری هدفمند است که برای پاسخ به مجموعه‌ای خاص از تنش‌ها، دماها، سرعت‌ها و الزامات ایمنی طراحی شده است. بنابراین، مقایسه تایرها نه بر اساس «بهتر یا بدتر بودن»، بلکه بر مبنای تناسب مهندسی با کاربرد معنا پیدا می‌کند.مفهومی که هسته اصلی علم و فناوری لاستیک را شکل می‌دهد.
با این حال، در دهه‌های اخیر عامل دیگری به‌طور جدی وارد معادله طراحی تایر شده است. عاملی که مستقل از نوع کاربرد، تمام تولیدکنندگان تایر را ناگزیر به بازنگری در مواد و فرمولاسیون کرده و آن، مقررات زیست‌محیطی و شیمیایی اتحادیه اروپا، به‌ویژه قانون REACH است. به بیان دیگر، اگر پیش‌تر تفاوت تایرها عمدتاً از «کاربرد» ناشی می‌شد، امروز بخش مهمی از تفاوت‌ها از «الزامات قانونی و زیست‌پایداری» سرچشمه می‌گیرد.
قانون REACH که از سال ۲۰۰۷ در اتحادیه اروپا اجرایی شد و محدودیت‌های کلیدی آن برای محصولات لاستیکی از ابتدای دهه ۲۰۱۰ به‌طور جدی اعمال گردید، نقطه عطفی در صنعت تایر محسوب می‌شود. این قانون برای نخستین بار تایرسازان را ملزم کرد که نه‌تنها عملکرد مکانیکی و ایمنی محصول، بلکه ماهیت شیمیایی تمام اجزای تشکیل‌دهنده تایر را نیز به‌صورت مستند و قابل رهگیری مدیریت کنند. اهمیت این موضوع در تایرها دوچندان است، چرا که تایر یک سامانه پیچیده متشکل از ده‌ها ماده شیمیایی مختلف است؛ از کائوچوهای پایه و پرکننده‌ها گرفته تا روغن‌ها، شتاب‌دهنده‌ها، آنتی‌اکسیدانت‌ها و افزودنی‌های فرآیندی.

یکی از نخستین و مهم‌ترین پیامدهای REACH برای صنعت تایر، محدودیت شدید بر استفاده از روغن‌های فرایندی آروماتیک حاوی هیدروکربن‌های آروماتیک چندحلقه‌ای (PAHs) بود. این روغن‌ها سال‌ها نقش کلیدی در بهبود فرآیندپذیری، توزیع پرکننده و حتی برخی خواص تایر داشتند، اما به دلیل ماهیت سرطان‌زای بالقوه، حضور آن‌ها در تایرهای عرضه‌شده در بازار اروپا به‌شدت محدود شد. از این نقطه به بعد، تایرسازان ناچار شدند بدون آنکه افت محسوسی در عملکرد تایرهای سواری، باری یا حتی کشاورزی ایجاد شود، به سمت جایگزین‌های کم‌خطرتر حرکت کنند. این الزام، عملاً فرمولاسیون تایر را از یک مسئله صرفا فنی به یک چالش چندبعدی فنی–قانونی تبدیل کرد.
تغییر در روغن‌های فرمولاسیون، تنها یک نمونه از بازنگری‌های تحمیلی REACH است. تولیدکنندگان تایر ملزم شدند تمام مواد شیمیایی مورد استفاده خود را از منظر حضور مواد بسیار نگران‌کننده (SVHC) ارزیابی کنند و در صورت عبور از آستانه‌های تعیین‌شده، مسئولیت اطلاع‌رسانی و مدیریت ریسک را بپذیرند. این موضوع به‌ویژه برای تایرهای باری و صنعتی که طول عمر بالاتری دارند و در تماس طولانی‌مدت با محیط هستند، اهمیت بیشتری پیدا می‌کند. در عمل، این مقررات موجب شد زنجیره تأمین مواد اولیه تایر شفاف‌تر شود و انتخاب مواد نه‌تنها بر اساس قیمت و کارایی، بلکه بر پایه انطباق قانونی نیز صورت گیرد.
اثر عمیق‌تر REACH را باید در تغییر فلسفه طراحی فرمولاسیون جست‌وجو کرد. پیش از این، دستیابی به خواصی مانند سایش کم‌تر، چسبندگی بالا یا دوام حرارتی، عمدتاً از مسیر افزایش پرکننده یا استفاده از افزودنی‌های خاص دنبال می‌شد. اما اکنون فرمولاسیون تایر باید به‌گونه‌ای طراحی شود که ضمن حفظ این خواص، از نظر شیمیایی نیز «پاک‌تر» باشد. این مسئله به‌ویژه در تایرهای سواری و تایرهای مخصوص خودروهای برقی، که کاهش مقاومت غلتشی و مصرف انرژی اهمیت بالایی دارد، نمود بیشتری پیدا کرده است.

در همین بستر است که مفهوم تایرهای سبز معنا پیدا می‌کند. تایر سبز صرفا تایری با مصرف سوخت کمتر نیست، بلکه محصولی است که در کل چرخه عمر خود—از انتخاب مواد اولیه تا پایان عمر و بازیافت—کمترین اثر منفی را بر محیط زیست داشته باشد. الزامات REACH عملا یکی از پایه‌های شکل‌گیری این مفهوم در اروپا بوده است. حذف یا کاهش مواد خطرناک، استفاده از روغن‌های کم‌PAH یا زیست‌پایه، حرکت به سمت سیستم‌های تقویت‌کننده سیلیکا به‌جای دوده‌های پراتلاف و حتی طراحی تایرهایی با قابلیت بازیافت‌پذیری بالاتر، همگی در چارچوب همین نگاه قابل تحلیل هستند.
نکته قابل‌توجه آن است که تایرهای سبز نیز، مانند سایر تایرها، یک نسخه واحد برای همه کاربردها ندارند. تایر سبز سواری، تایر سبز باری یا حتی تایرهای سبز کشاورزی، هرکدام باید با در نظر گرفتن شرایط کاری خاص خود طراحی شوند. تفاوت در اینجاست که امروز، علاوه بر الزامات مکانیکی و عملکردی، انطباق با مقررات زیست‌محیطی و شیمیایی به یکی از پارامترهای اصلی طراحی تبدیل شده است. به بیان ساده، تایری که از نظر فنی عالی باشد اما الزامات REACH را برآورده نکند، عملاً از بازار اروپا حذف می‌شود.
در جمع‌بندی می‌توان گفت همان‌طور که تفاوت میان انواع تایرها حاصل تفاوت در کاربرد و شرایط عملکردی است، تفاوت میان نسل جدید تایرها نیز بازتابی از تغییرات عمیق در قوانین، نگرش‌های زیست‌محیطی و مسئولیت‌پذیری صنعتی است. قانون REACH نه‌تنها چارچوبی الزام‌آور برای حذف مواد خطرناک فراهم کرده، بلکه به‌صورت غیرمستقیم مسیر توسعه تایرهای سبز را هموار ساخته است؛ مسیری که امروز به یکی از محورهای اصلی نوآوری در صنعت جهانی تایر تبدیل شده و آینده این صنعت را، مستقل از نوع تایر، شکل می‌دهد.

گلرخ فرد ذوالفقاری، دانشجوی دکتری مهندسی پلیمر

Rodgers, Brendan, ed. Rubber compounding: chemistry and applications. CRC press, 2015.
Gent, A. N. (2012). Engineering with rubber: how to design rubber components. Carl Hanser Verlag GmbH Co KG.
Loadman, J. (2005). Tears of the tree: the story of rubber-a modern marvel. OUP Oxford.
European Parliament and Council. (2006). Regulation (EC) No 1907/2006 concerning the Registration, Evaluation, Authorisation and Restriction of Chemicals (REACH). Official Journal of the European Union.
www.environment.ec.europa.eu

متن کامل این مقاله را در شماره 279 ماهنامه بسپار که در دی ماه 1404 منتشر شده است، می خوانید.

در صورت تمایل به دریافت نسخه نمونه رایگان و یا دریافت اشتراک با شماره های ۰۲۱۷۷۵۲۳۵۵۳ و ۰۲۱۷۷۵۳۳۱۵۸ داخلی ۳ سرکار خانم ارشاد تماس بگیرید. نسخه الکترونیک این شماره از طریق طاقچه  و  فیدیبو  قابل دسترسی است.