اختصاصی بسپار/ استانداردهای نوین و تحول کنترل کیفیت در صنایع پلیمری: از الزامات آزمون تا آزمایشگاه‌های هوشمند

بسپار/ایران پلیمر در دنیای امروز که رقابت صنعتی مرزهای جغرافیایی را پشت سر گذاشته و مفاهیمی چون کیفیت، پایداری و قابلیت اعتماد نقش محوری در موفقیت صنایع یافته‌اند، استانداردسازی و کنترل کیفیت در صنعت پلیمر تنها یک الزام فنی نیست، بلکه یک راهبرد فناورانه و اقتصادی محسوب می‌شود.
پلیمرها، از خودروسازی و انرژی تا پزشکی، الکترونیک و بسته‌بندی، در نقطه تلاقی سه چالش قرار دارند: تضمین کیفیت پایدار، هم‌سویی با الزامات زیست‌محیطی و حرکت به سوی دیجیتالی‌سازی فرآیندها. پاسخ به این چالش‌ها نیازمند استانداردهای مدرن، روش‌های دقیق کنترل کیفیت و آزمایشگاه‌هایی است که به فناوری‌های نسل چهارم صنعت مجهز شده باشند.
با گسترش اقتصاد چرخشی و Industry 4.0، ساختار سنتی کنترل کیفیت دگرگون شده است. دیگر آزمون‌هایی چون کشش یا ضربه به‌تنهایی معیار ارزیابی کیفیت نیستند. داده‌های شارشی، تحلیل‌های حرارتی، طیف‌سنجی‌های پیشرفته و حتی مدل‌های یادگیری ماشین اکنون در مرکز تصمیم‌گیری‌های فنی قرار دارند. آزمایشگاه‌های جدید پلیمری نیز به سمت خودکارسازی، شبکه‌سازی و دیجیتال شدن حرکت کرده‌اند. سیستم‌های مدیریت اطلاعات آزمایشگاهی (LIMS)، حسگرهای هوشمند و تجهیزات مبتنی بر اینترنت اشیا، امکان کنترل کیفیت از مرحله طراحی و انتخاب مواد اولیه تا تولید و بسته‌بندی را فراهم می‌سازند.
نهادهای استانداردسازی در سطح بین‌المللی
استانداردسازی پلیمرها ساختاری چندلایه دارد که توسط نهادهای بین‌المللی مدیریت می‌شود. سازمان بین‌المللی استانداردسازی (ISO) و به‌ویژه کمیته فنی ISO/TC 61، اصلی‌ترین مرجع در این حوزه است و تاکنون بیش از ۸۰۰ استاندارد برای مواد و فرآورده‌های پلیمری منتشر کرده است. این استانداردها دامنه وسیعی از تعاریف، آزمون‌های فیزیکی و مکانیکی، تحلیل‌های حرارتی و شارشی تا آزمون‌های عملکردی فیلم‌ها، لوله‌ها و ورق‌ها را شامل می‌شوند.
برای مثال، ISO/TC 61/SC 1 واژگان و تعاریف را تدوین می‌کند) استانداردهای شماره ISO 472 و ISO 1043-1 تا 4 SC 2 (به روش‌های آزمون فیزیکی و مکانیکی اختصاص دارد SC 5 آزمون‌های حرارتی و شارشی را در بر می‌گیرد و SC 9 به کاربردهای خاص نظیر فیلم‌ها، ورق‌ها و لوله‌های پلیمری می‌پردازد (سری استانداردهای ISO 6259 و ISO 9967). استانداردهای ISO به‌ویژه در کشورهای عضو اتحادیهٔ اروپا، ژاپن و کره‌جنوبی به‌عنوان مرجع اصلی ارزیابی کیفیت پذیرفته می‌شوند. به عنوان نمونه، ISO 178 آزمون خمشی، ISO 868 سختی (Shore D) و ISO 62 جذب آب تقریباً در تمامی صنایع پلیمری معیار پایه به‌شمار می‌آیند.
در کنار ISO، استانداردهای (American Society for Testing and Materials) ASTM نقش ویژه‌ای در صنعت دارند. کمیته D20 – Plastics از سال ۱۹۳۸ تاکنون بیش از ۶۰۰ استاندارد منتشر کرده که بسیاری از قراردادهای صنعتی بین‌المللی صراحتاً به آن‌ها استناد می‌کنند. آزمون‌های شناخته‌شده‌ای مانند ASTM D638 آزمون کشش D256 ضربه ایزود D1525 دمای نرم شدن Vicat، D1238 شاخص جریان مذاب نمونه‌هایی از استانداردهای مرجع‌اند. ASTM بر خلاف ISO، غالبا روش‌های آزمون را به‌صورت کاربردی و دقیق‌تر برای صنایع مختلف تعریف می‌کند. . نکته مهم برای مهندسان کنترل کیفیت این است که بسیاری از قراردادهای صنعتی بین‌المللی (مثلاً در خودروسازی و بسته‌بندی) شمارهٔ ASTM را به‌عنوان مرجع الزام‌آور قید می‌کنند، حتی در کشورهایی که عضو ISO هستند.
در اروپا نیز CEN و CENELEC استانداردهای EN را تدوین می‌کنند که علاوه بر همسویی با ISO ، با مقررات زیست‌محیطی اتحادیه اروپا همچون REACH نیز هماهنگ هستند. استانداردهای EN در حوزه‌هایی مانند زیست‌تخریب‌پذیری، بازیافت و خواص مواد بازیافتی کاربرد گسترده دارند.
استاندارد ISO/IEC 17025 نیز به‌عنوان معیار صلاحیت آزمایشگاه‌های آزمون و کالیبراسیون، جایگاه ویژه‌ای دارد و بسیاری از صنایع برای تضمین اعتبار بین‌المللی گزارش‌های آزمون خود، ملزم به رعایت آن هستند.
جایگاه استانداردهای ملی در صنعت پلیمر ایران
در ایران، سازمان ملی استاندارد (ISIRI) از دهه ۱۳۴۰ با بهره‌گیری از استانداردهای اروپایی و آمریکایی کار خود را آغاز کرد و امروزه عضو رسمی سازمان بین‌المللی استاندارد (ISO) و کمیسیون بین‌المللی الکتروتکنیک (IEC) است. تا امروز مجموعه گسترده‌ای از استانداردهای ملی حوزه پلیمر را تدوین کرده که از مواد اولیه تا لوله‌ها، فیلم‌ها و آزمون‌های مختلف را دربرمی‌گیرد. این استانداردها عموماً با استانداردهای ISO و ASTM منطبق یا برگرفته از آن‌ها هستند و محدوده‌ای از حدود ISIRI 617 تا ISIRI 13350 را شامل می‌شوند.
برای نمونه:

• ISIRI 7173 تا ISIRI 7212 به آزمون‌های عمومی پلیمرها اختصاص دارد ، برگرفته از ISO 527 برای آزمون کشش، ISO 179 برای آزمون ضربه و ISO 1133 برای شاخص جریان مذاب
• ISIRI 9117 تا ISIRI 9124 به لوله‌ها و اتصالات پلی‌اتیلن و پلی‌پروپیلن برای انتقال آب و فاضلاب می‌پردازد مطابق ISO 4427 و ISO 1452
• ISIRI 11228 به آزمون‌های شناسایی و ارزیابی افزودنی‌ها و رنگ‌دانه‌ها در مواد پلیمری اختصاص دارد.
• ISIRI 13340 تا ISIRI 13349 شامل استانداردهای فیلم‌ها و پوشش‌های پلیمری برای بسته‌بندی است که با ISO 5270 و ASTM D882 هم‌راستا هستند.
چالش اصلی در این حوزه، به‌روزسازی سریع استانداردهای ملی از طریق کمیته‌های فنی تخصصی متناسب با فناوری‌های نوینی چون نانوکامپوزیت‌ها، پلیمرهای بازیافتی و مواد هوشمند است.
کنترل کیفیت در صنایع پلیمری
کنترل کیفیت در صنایع پلیمری مجموعه‌ای یکپارچه از فرآیندهاست که از نمونه‌برداری صحیح و آزمون‌های استانداردشده آغاز می‌شود، از مدیریت کیفیت آزمایشگاه (ISO/IEC 17025) عبور می‌کند و با تحلیل‌های آماری و داده‌محور به تصمیم‌گیری‌های عملیاتی و توسعه محصول ختم می‌شود. تلفیق آزمون‌های فیزیکی شیمیایی سنتی مانند کشش، ضربه، MFI، DSC/TGA، FTIR، GPC و SEM/AFM با ابزارهای پایش برخط، سیستم‌های LIMS و تکنیک‌های تحلیل چندمتغیره نظیر PCA و PLS و همچنین روش‌های یادگیری ماشین، مسیر دستیابی به کیفیت پایدار، کاهش ضایعات و تسریع عرضه محصول به بازار را هموار می‌کند. برای حصول نتایج معتبر، آزمایشگاه‌ها باید مطابق الزامات ISO/IEC 17025 سازماندهی و کالیبره شوند.
کنترل کیفیت باید از مرحله انتخاب مواد اولیه از جمله بررسی خلوص، شاخص جریان مذاب و توزیع مولکولی آغاز شود و در طراحی فرمولاسیون، فرایند تولید (نظیر رانشگری، تزریق و دمشی)، پس‌پرداخت و بسته‌بندی ادامه یابد. سطوح کنترلی در سه رده ورودی، فرآیندی و خروجی طبقه‌بندی می‌شوند و در هر سطح باید پارامترهای کلیدی تعریف و با استانداردهای مرجع مقایسه شوند. گزینش مناسب استاندارد آزمون تنها بر اساس ماهیت محصول نیست، بلکه نیازهای بازار هدف نیز تعیین‌کننده‌اند.برای مثال، در قطعات خودرویی، استانداردهای ASTM و ISO مرتبط با خواص مکانیکی و پایداری حرارتی به‌همراه الزامات اختصاصی OEM باید ملاک قرار گیرد.
نمونه‌برداری باید کاملاً تصادفی و نماینده دسته تولید باشد. آماده‌سازی نمونه شامل انتخاب، خشک‌کردن، برش و تنظیم دما و رطوبت باید دقیقاً مطابق پیش‌نیازهای استاندارد انجام شود، زیرا عدم رعایت این مرحله یکی از مهم‌ترین عوامل ایجاد خطا در اندازه‌گیری خواص پلیمری است. ثبت کامل داده‌های نمونه شامل شماره بچ، تاریخ تولید، شرایط فرآیند، اپراتور و کد مواد نیز الزامی و پایه یک سیستم LIMS قابل اتکاست.
آزمون‌های مرسوم برای شناسایی و تعیین خواص فیزیکی، حرارتی، شیمیایی و شارشی باید بر اساس متن رسمی استانداردهای ISO، ASTM یا EN انجام شوند. این اسناد شرایط دقیق نمونه، پیش‌درمان، سرعت بارگذاری، دما و نحوه محاسبه نتایج را مشخص می‌کنند و استفاده از نسخه‌های رسمی آن‌ها ضروری است.
حصول نتایج معتبر بدون وجود چارچوب مدیریت کیفیت امکان‌پذیر نیست. استاندارد ISO/IEC 17025:2017 مرجع بین‌المللی صلاحیت آزمایشگاه‌هاست و مواردی مانند ساختار مدیریتی، کنترل عدم قطعیت اندازه‌گیری، برنامه‌های کالیبراسیون و شایستگی کارکنان را تعیین می‌کند. انطباق با این استاندارد یکی از پیش‌نیازهای اساسی بسیاری از قراردادهای صنعتی و الزامات صادراتی است.

گلرخ فرد ذوالفقاری