راه‌اندازی خط تولید لاستیک سیلیکون HTV پروژه ای بلند مدت و بسیار پر کار است که شامل طراحی دقیق فرمولاسیون‌های مورد نیاز، تامین و خرید تجهیزات پیشرفته تولید، خودکفایی در ساخت مواد اولیه کلیدی نظیر پلی دی متیل سیلوکسان (PDMS) و انواع فیلترهای سیلیسی، تأسیس یک واحد تحقیق و توسعه (R&D) پویا، تدوین یک مدل اقتصادی جامع برای ارزیابی توجیه پذیری مالی، و طراحی یک بخش اختصاصی برای توسعه فناوری سیلیکون می‌باشد.
هدف نهایی از این کار، دستیابی به خودکفایی کامل در زنجیره تامین مواد اولیه مورد نیاز برای تولید لاستیک سیلیکون و به تبع آن، کاهش وابستگی کشور به واردات این مواد است. تمامی فرایندهای طراحی و تولید بر مبنای دانش فنی روز و با تکیه بر توانمندی‌ها و تخصص‌های موجود در داخل کشور صورت خواهد پذیرفت.
اهمیت دستیابی به خودکفایی در تولید مواد اولیه سیلیکونی، به ویژه در شرایط کنونی اقتصاد جهانی، بر کسی پوشیده نیست. بازار جهانی سیلیکون به طور مداوم شاهد نوسانات و اختلالات در زنجیره تأمین بوده است، همان‌طور که در منابع به آن اشاره شده است. این نوسانات، که می‌توانند ناشی از عواملی نظیر بحران‌های بهداشتی جهانی یا تنش‌های تجاری بین‌المللی باشند، به طور مستقیم بر قیمت و دسترسی به مواد اولیه تأثیر گذاشته و می‌توانند روند تولید را با چالش مواجه سازند.
اتکا به منابع داخلی برای تأمین مواد اولیه، می‌تواند فعالان این حوزه را در برابر این گونه مخاطرات محافظت نموده و ثبات تولید را تضمین نماید. در حال حاضر، کشور چین به عنوان یکی از بزرگ‌ترین تولیدکنندگان سیلیکون در جهان شناخته می‌شود و از مزیت‌هایی نظیر دسترسی به مواد اولیه و هزینه‌های تولید پایین برخوردار است.
با این حال، وابستگی صرف به واردات از یک کشور، می‌تواند مخاطرات ژئوپلیتیکی و تغییرات سیاستی را به همراه داشته باشد. از طرفی، بررسی وضعیت صنایع مختلف در ایران نشان می‌دهد که حرکت به سمت خوداتکایی و بهره‌گیری از دانش بومی، به ویژه در شرایط تحریم و محدودیت‌های بین‌المللی، یک ضرورت راهبردی محسوب می‌شود.
پروژه راه‌اندازی خط تولید لاستیک سیلیکون HTV، با رویکرد دانش‌بنیان، گامی مهم در راستای تحقق این هدف ملی به شمار می‌رود.
طراحی مفهومی و ملاحظات اولیه در راه‌اندازی خط تولید لاستیک سیلیکون HTV
به منظور درک بهتر ابعاد پروژه، لازم است تا در ابتدا به بررسی اجمالی بازار لاستیک سیلیکون HTV در سطح جهانی و داخلی پرداخته شود. بر اساس داده‌های موجود در منابع ، بازار جهانی سیلیکون از رشد قابل توجهی برخوردار بوده و پیش‌بینی می‌شود این روند در سال‌های آتی نیز ادامه یابد. نرخ رشد سالانه مرکب (CAGR) برای این بازار در گزارش‌های مختلف بین ۳.۲ تا ۸.۰ درصد تخمین زده شده است و ارزش آن تا پایان دهه جاری به ده‌ها میلیارد دلار خواهد رسید.
صنایع کلیدی مصرف‌کننده سیلیکون شامل ساختمان و ساخت‌وساز، الکترونیک، خودروسازی (به ویژه خودروهای الکتریکی)، بهداشت و درمان، و فرآیندهای صنعتی می‌باشند. این رشد چشمگیر در تقاضا، تولید داخلی لاستیک سیلیکون HTV را به یک فرصت تجاری جذاب در ایران تبدیل می‌کند.
تولید داخلی مواد اولیه سیلیکونی مزایای متعددی را برای اقتصاد ایران به همراه خواهد داشت. لاستیک سیلیکون HTV به دلیل خواص منحصربه‌فرد خود نظیر مقاومت حرارتی بالا، انعطاف‌پذیری، دوام، عایق الکتریکی بودن، و سازگاری زیستی در صنایع گوناگون کاربرد دارد.
با ایجاد یک زنجیره تامین داخلی، می‌توان نه تنها از نوسانات قیمت و مشکلات مربوط به واردات جلوگیری کرد، بلکه با ایجاد فرصت‌های شغلی جدید و توسعه دانش فنی در زمینه علوم پلیمری و مهندسی شیمی، به رشد اقتصادی کشور نیز کمک نمود. همچنین، تولید داخلی می‌تواند منجر به کاهش هزینه‌ها در بلندمدت شود، به ویژه اگر بتوان از منابع داخلی برای تامین مواد اولیه (نظیر سیلیس) بهره برد.
اگرچه ممکن است در حال حاضر ایران در تولید برخی از محصولات سیلیکونی با فناوری بالا و در زمینه تحقیق و توسعه با محدودیت‌هایی مواجه باشد ، اما با برنامه‌ریزی صحیح و سرمایه‌گذاری هدفمند، دستیابی به یک خط تولید جامع، از جمله تولید مواد اولیه، یک هدف واقع‌بینانه خواهد بود.
در خصوص انتخاب محل احداث واحد تولیدی، لازم است تا ملاحظات گوناگونی مد نظر قرار گیرد. این ملاحظات شامل در دسترس بودن فضای کافی برای واحدهای تولیدی (از جمله سنتز مواد اولیه، اختلاط، قالب‌گیری، پخت، واحد R&D و انبارها)، دسترسی به زیرساخت‌های ضروری (برق، آب، گاز طبیعی)، امکانات تصفیه و دفع پسماندها (به ویژه برای محصولات جانبی نظیر HCl])، نزدیکی به شبکه‌های حمل و نقل برای دریافت مواد اولیه و توزیع محصولات نهایی، رعایت مقررات زیست‌محیطی و قوانین مربوط به کاربری زمین، و پتانسیل توسعه آتی واحد تولیدی می‌باشد.
انجام یک ارزیابی دقیق از سایت موجود برای اطمینان از انطباق آن با تمامی الزامات فنی، زیست‌محیطی و لجستیکی یک واحد تولیدی جامع سیلیکون، امری ضروری است.
در نهایت، بررسی اولیه مدل اقتصادی و سرمایه‌گذاری مورد نیاز برای این پروژه حائز اهمیت است. این بررسی شامل تخمین هزینه‌های اولیه سرمایه‌گذاری برای خرید زمین (در صورت نیاز)، ساخت و ساز تاسیسات، تامین تجهیزات (همان‌طور که در بخش ۱۰ شرح داده شده است)، کسب فناوری (در صورت لزوم)، و سرمایه در گردش اولیه می‌باشد.
هزینه‌های عملیاتی نیز شامل تأمین مواد اولیه (در مراحل اولیه و برای مواد مصرفی که در داخل تولید نمی‌شوند)، مصرف انرژی (به ویژه برای تولید سیلیس)، هزینه‌های نیروی انسانی (شامل پرسنل متخصص برای R&D و تولید)، تعمیر و نگهداری، حمل و نقل، و بازاریابی خواهد بود. درآمدهای احتمالی نیز از طریق فروش محصولات لاستیک سیلیکون HTV به صنایع مختلف داخلی حاصل خواهد شد.
یک ارزیابی مقدماتی از سرمایه‌گذاری مورد نیاز و بازده بالقوه، برای سنجش توجیه پذیری مالی پروژه ضروری است. منابع بر اهمیت مقرون‌به‌صرفه بودن تولید سیلیکون تأکید دارند، در حالی که منابع به چالش نوسانات قیمت مواد اولیه اشاره می‌کنند. مدل اقتصادی باید با در نظر گرفتن مزایای بالقوه تولید داخلی مواد اولیه در مقابل هزینه‌های اولیه، این عوامل را به دقت مورد تجزیه و تحلیل قرار دهد.
طراحی تفصیلی فرآیند تولید لاستیک سیلیکون HTV
فرایند کلی تولید لاستیک سیلیکون HTV به صورت یکپارچه طراحی خواهد شد و شامل مراحل زیر است:
- مسیر تولید مواد اولیه:
- تولید PDMS (پلی دی متیل سیلوکسان): این فرایند شامل پلیمریزاسیون حلقه‌گشایی سیلوکسان‌های حلقوی (مانند D4]) با استفاده از یک کاتالیزور (KOH یا H₂SO₄ – [user) و یک عامل مسدودکننده زنجیره (HMDS یا سیلوکسان‌های وینیل‌دا) در یک راکتور تحت خلاء و دمای کنترل‌شده به منظور دستیابی به وزن مولکولی و ویسکوزیته مطلوب می‌باشد. مخلوط واکنش سپس خنثی شده و PDMS به منظور حذف مونومرهای واکنش‌نداده و کاتالیزور، خالص‌سازی می‌شود.
- تولید انواع فیلرها (سیلیس رسوبی، سیلیس دودی) و سیلان‌ها: این بخش شامل چندین فرایند مجزا است:
- تولید سیلیس از ماسه: واکنش ماسه سیلیسی خالص (SiO₂) با کربن (زغال کک یا چوب) در یک کوره قوس الکتریکی در دماهای بالا برای تولید سیلیکون متال (Si). روش جایگزین شامل تبدیل ماسه به سدیم سیلیکات و سپس رسوب سیلیس با استفاده از اسید می‌باشد. اکسیداسیون فاز بخار سیلیکون متال نیز می‌تواند منجر به تولید سیلیس آمورف یا تترا کلرو سیلان شود.
- تولید سیلیس تقویتی (Precipitated Silica): واکنش محلول سدیم سیلیکات با اسید سولفوریک تحت دما و pH کنترل‌شده برای رسوب ذرات سیلیس. سوسپانسیون حاصل سپس فیلتر، با آب مقطر شسته، خشک (با استفاده از خشک‌کن انجمادی یا اسپری درایر) و آسیاب می‌شود تا به اندازه ذرات مورد نظر برسد.
- تولید فومد سیلیکا (Fumed Silica): هیدرولیز شعله‌ای تترا کلرو سیلان (SiCl₄) با هیدروژن و اکسیژن یا هوا در دماهای بالا برای تولید ذرات بسیار ریز سیلیس. این ذرات سپس با استفاده از فیلترهای صنعتی جمع‌آوری می‌شوند.
- تولید سیلان‌های عاملی: واکنش کلروسیلان‌ها (به عنوان مثال وینیل تری کلرو سیلان – ) با الکل‌ها (به عنوان مثال متانول) برای تولید سیلان‌های عاملی مانند وینیل سیلان‌ها یا آمینوسیلان‌ها. این فرایند اغلب نیاز به تقطیر جز به جز برای خالص‌سازی دارد.
- فرآیند اختلاط و کامپاندینگ: PDMS، فیلر(ها) (سیلیس رسوبی و/یا سیلیس دودی)، یک عامل اتصال عرضی (پراکسیدها مانند DCP یا کاتالیزورهای پلاتینیوم، افزودنی‌ها (مانند رنگدانه‌ها، پایدارکننده‌های حرارتی)، و یک کاتالیزور به طور کامل در یک میکسر صنعتی (به عنوان مثال میکسر بانبوری یا اکسترودر دو ماردونه) مخلوط می‌شوند تا از پراکندگی یکنواخت تمام اجزا و ایجاد یک ترکیب همگن آماده برای قالب‌گیری اطمینان حاصل شود.
- فرایند قالب‌گیری و پخت: ترکیب سیلیکونی به شکل مورد نظر با استفاده از دستگاه پرس گرم (Hot Press) یا قالب‌گیری تزریقی (Injection Molding) شکل داده می‌شود. این فرایند با یک مرحله پخت دوگانه دنبال می‌شود: پخت اولیه در دمای ۱۵۰–۱۸۰ درجه سانتی‌گراد برای شروع اتصال عرضی، و یک پخت ثانویه در حدود ۲۰۰ درجه سانتی‌گراد در یک کوره برای بهبود خواص مکانیکی و حذف هرگونه محصول جانبی فرار.
- کنترل کیفیت و بسته‌بندی: اقدامات کنترل کیفیت در هر مرحله از تولید، از جمله آزمایش ویسکوزیته PDMS، اندازه ذرات و خلوص فیلرها، و خواص مکانیکی (مقاومت کششی، ازدیاد طول، سختی) لاستیک سیلیکون پخته‌شده، انجام می‌شود. محصول نهایی سپس بسته‌بندی می‌شود، احتمالاً تحت خلاء برای جلوگیری از جذب رطوبت.
فرایندهای تولید مواد اولیه کلیدی
- تولید سیلیس از ماسه: همان‌طور که در بخش قبل توضیح داده شد، این فرایند یا از طریق واکنش ماسه سیلیسی با کربن در کوره قوس الکتریکی و سپس اکسیداسیون بخار سیلیکون متال صورت می‌گیرد، یا از طریق تبدیل ماسه به سدیم سیلیکات و رسوب سیلیس با اسید. روش اول به دلیل مصرف بالای انرژی نیازمند دسترسی به یک منبع انرژی پایدار و مقرون‌به‌صرفه است. برای رقابتی بودن این کار، تأمین یک منبع انرژی پایدار و کم‌هزینه و همچنین بررسی امکان همکاری با شرکت‌های معدنی محلی برای تأمین مداوم ماسه سیلیسی با خلوص بالا ضروری خواهد بود.
- تولید سیلیس تقویتی (Precipitated Silica): این فرایند شامل واکنش دقیق محلول سدیم سیلیکات با اسید سولفوریک در شرایط کنترل‌شده دما و pH می‌باشد. کیفیت سیلیس رسوبی حاصل به شدت به این شرایط واکنش بستگی دارد. مراحل بعدی شامل شستشو برای حذف ناخالصی‌ها، خشک‌کردن برای رسیدن به رطوبت مطلوب و آسیاب‌کاری برای تنظیم اندازه ذرات نهایی می‌باشد. استفاده از خشک‌کن انجمادی یا اسپری درایر می‌تواند به حفظ خواص سیلیس کمک کند.
- تولید فومد سیلیکا (Fumed Silica): تولید فومد سیلیکا از طریق هیدرولیز شعله‌ای تترا کلرو سیلان یک فرایند پیچیده است که نیازمند تجهیزات تخصصی و رعایت دقیق مسائل ایمنی می‌باشد. تترا کلرو سیلان یک ماده خورنده است و در اثر هیدرولیز، اسید کلریدریک (HCl) تولید می‌کند. بنابراین، ایجاد یک سیستم ایمنی و کنترل زیست‌محیطی قوی، از جمله سیستم جمع‌آوری و جذب گاز HCl]، از اهمیت بالایی برخوردار است.
- سنتز پلیمر پایه PDMS: دستیابی به ویسکوزیته مورد نظر PDMS] برای قابلیت فرآوری آن و خواص نهایی لاستیک HTV بسیار مهم است. کنترل دقیق پارامترهای واکنش پلیمریزاسیون (دما، غلظت کاتالیزور، زمان واکنش) ضروری است. مراحل خنثی‌سازی و خالص‌سازی نیز به همان اندازه مهم هستند تا هرگونه ناخالصی که می‌تواند بر عملکرد لاستیک سیلیکون تأثیر بگذارد، حذف شود.
- تولید سیلان‌های عاملی: انتخاب سیلان‌های عاملی خاص به خواص مورد نظر لاستیک سیلیکون HTV، مانند چسبندگی به سطوح یا سازگاری با مواد دیگر، بستگی دارد. انتخاب دقیق و کنترل کیفیت سیلان‌ها از اهمیت بالایی برخوردار است. سیلان‌های عاملی به عنوان عوامل جفت‌کننده بین پلیمر PDMS و ذرات فیلر عمل می‌کنند و اثر تقویت‌کنندگی را بهبود بخشیده و خواص مکانیکی لاستیک سیلیکون را افزایش می‌دهند. نوع گروه عاملی روی سیلان، تعامل خاص آن با پلیمر و فیلر را تعیین می‌کند. خالص‌سازی سیلان‌ها اغلب از طریق تقطیر جز به جز انجام می‌شود که نیازمند تجهیزات تخصصی و دانش فنی است.
فرایند کامپاندینگ لاستیک سیلیکون HTV
یکنواختی مخلوط به دست آمده در طول فرایند کامپاندینگ برای اطمینان از خواص ثابت در محصول نهایی قالب‌گیری‌شده بسیار مهم است. انتخاب نوع میکسر و بهینه‌سازی پارامترهای اختلاط (زمان، سرعت، دما) ضروری است. مقدار و نوع فیلر مورد استفاده (سیلیس رسوبی در مقابل سیلیس دودی) به طور قابل توجهی بر مقاومت مکانیکی، مقاومت در برابر پارگی و سایر خواص لاستیک سیلیکون HTV تأثیر می‌گذارد. آزمایش و بهینه‌سازی فرمولاسیون برای دستیابی به ویژگی‌های عملکردی مورد نظر برای کاربردهای خاص ضروری خواهد بود.
قالب‌گیری و پخت نهایی
انتخاب روش قالب‌گیری (پرس گرم یا قالب‌گیری تزریقی) به پیچیدگی اشکال مورد نظر و حجم تولید بستگی دارد. قالب‌گیری تزریقی عموماً برای تولید حجم بالا قطعات پیچیده ترجیح داده می‌شود. فرایند پخت دو مرحله‌ای برای دستیابی به اتصال عرضی مطلوب و مقاومت در برابر دمای بالای مشخصه لاستیک سیلیکون HTV بسیار مهم است. پخت اولیه باعث شروع اتصال عرضی می‌شود، در حالی که پخت ثانویه اتصال عرضی را کامل کرده و هرگونه ترکیبات فرار باقیمانده را حذف می‌کند و در نتیجه پایداری و عملکرد طولانی مدت را بهبود می‌بخشد.
لیست تجهیزات مورد نیاز راه‌اندازی خط تولید لاستیک سیلیکون
| دسته‌بندی تجهیزات | نام تجهیزات | نوع/مثال خاص | مشخصات کلیدی (مثال) | تعداد تخمینی | هزینه تخمینی واحد | هزینه کل تخمینی |
| تولید PDMS | راکتور پلیمریزاسیون | راکتور تحت خلاء | ظرفیت 500 لیتر، فولاد ضد زنگ | 1 | 500,000 دلار | 500,000 دلار |
| تولید PDMS | سیستم خلاء | پمپ خلاء روتاری | دبی 100 متر مکعب در ساعت | 1 | 50,000 دلار | 50,000 دلار |
| تولید PDMS | واحد خالص‌سازی | ستون تقطیر | 10 طبقه، فولاد ضد زنگ | 1 | 100,000 دلار | 100,000 دلار |
| تولید سیلیس | کوره قوس الکتریکی | کوره سه فاز | توان 1 مگاوات | 1 | 1,000,000 دلار | 1,000,000 دلار |
| تولید سیلیس | راکتور اکسیداسیون | راکتور بستر سیال | مقاوم در برابر دمای بالا | 1 | 200,000 دلار | 200,000 دلار |
| تولید سیلیس رسوبی | راکتور رسوب‌دهی | راکتور همزن‌دار | ظرفیت 2000 لیتر | 2 | 100,000 دلار | 200,000 دلار |
| تولید سیلیس رسوبی | فیلتر پرس | فیلتر صفحه‌ای | سطح فیلتراسیون 50 متر مربع | 1 | 80,000 دلار | 80,000 دلار |
| تولید سیلیس رسوبی | خشک‌کن | خشک‌کن اسپری | ظرفیت تبخیر 100 کیلوگرم در ساعت | 1 | 150,000 دلار | 150,000 دلار |
| تولید فومد سیلیکا | راکتور شعله‌ای | راکتور با مشعل | دمای کارکرد 1500 درجه سانتی‌گراد | 1 | 300,000 دلار | 300,000 دلار |
| تولید فومد سیلیکا | سیستم فیلتراسیون | فیلتر کیسه‌ای صنعتی | دبی هوا 5000 متر مکعب در ساعت | 1 | 120,000 دلار | 120,000 دلار |
| تولید سیلان | راکتور سیلان‌دار کردن | راکتور شیشه‌ای با همزن | ظرفیت 100 لیتر | 2 | 30,000 دلار | 60,000 دلار |
| تولید سیلان | واحد تقطیر جز به جز | ستون تقطیر با بازده بالا | 20 طبقه، شیشه‌ای | 1 | 180,000 دلار | 180,000 دلار |
| کامپاندینگ | میکسر صنعتی | میکسر بانبوری | ظرفیت 200 کیلوگرم | 1 | 400,000 دلار | 400,000 دلار |
| قالب‌گیری | پرس گرم | نیروی بستن 500 تن | 2 عدد | 2 | 250,000 دلار | 500,000 دلار |
| قالب‌گیری | دستگاه تزریق پلاستیک | نیروی بستن 300 تن | 1 عدد | 1 | 350,000 دلار | 350,000 دلار |
| پخت | آون پخت | دمای کارکرد تا 300 درجه سانتی‌گراد | 2 عدد | 2 | 80,000 دلار | 160,000 دلار |
| کنترل کیفیت | طیف‌سنج FTIR | مدل رومیزی | محدوده طیفی 4000-400 cm⁻¹ | 1 | 60,000 دلار | 60,000 دلار |
| کنترل کیفیت | سیستم GPC | با آشکارساز RI | محدوده وزن مولکولی 100-1,000,000 Da | 1 | 80,000 دلار | 80,000 دلار |
| کنترل کیفیت | دستگاه XRF/ICP | مدل رومیزی | قابلیت آنالیز عناصر از ppm تا % | 1 | 100,000 دلار | 100,000 دلار |
| کنترل کیفیت | دستگاه DSC/TGA | محدوده دمایی -150 تا 700 درجه سانتی‌گراد | 1 | 70,000 دلار | 70,000 دلار | |
| بسته‌بندی | دستگاه بسته‌بندی تحت خلاء | صنعتی | ظرفیت بسته‌بندی 20 بسته در دقیقه | 1 | 40,000 دلار | 40,000 دلار |
| R&D | راکتورهای آزمایشگاهی | شیشه‌ای، مختلف ظرفیت‌ها | 5 عدد | 5 | 10,000 دلار | 50,000 دلار |
| R&D | تجهیزات پایلوت | میکسر، قالب کوچک | 1 مجموعه | 1 | 150,000 دلار | 150,000 دلار |
توجه: ارقام فوق تخمینی بوده و برای برآورد دقیق نیاز به بررسی بیشتر و دریافت پیشنهاد قیمت از تامین‌کنندگان مختلف می‌باشد.
نکات تکمیلی برای تولید مواد اولیه لاستیک سیلیکون
- مواد شیمیایی مکمل مورد نیاز: علاوه بر مواد اولیه اصلی ذکر شده، مواد شیمیایی دیگری نیز در فرایند تولید مورد نیاز خواهند بود که شامل اسید سولفوریک برای رسوب‌دهی سیلیس از سدیم سیلیکات، KOH یا H₂SO₄ به عنوان کاتالیزاتور برای پلیمریزاسیون D4، پراکسیدها (DCP) یا کاتالیزورهای پلاتینیوم برای فرایند پخت HTV، عوامل مسدود کننده زنجیره مانند HMDS یا سیلوکسان‌های وینیل‌دار جهت تنظیم وزن مولکولی و خواص نهایی PDMS، و مواد خالص‌کننده مانند زغال فعال و رزین‌های یونی برای تخلیص نهایی PDMS می‌باشند.
- تجهیزات ویژه تکمیلی: برای تولید مواد اولیه با کیفیت بالا، تجهیزات ویژه‌ای نیز مورد نیاز است. واحد تقطیر جز به جز برای خالص‌سازی سیلان‌ها و تترا کلرو سیلان ضروری است. همچنین، با توجه به استفاده از کلروسیلان‌ها در تولید سیلان و فومد سیلیکا، یک سیستم جمع‌آوری و جذب گازهای HCl و CO] برای حفظ ایمنی و رعایت الزامات زیست‌محیطی از اهمیت بالایی برخوردار است. برای خشک‌کردن فیلر سیلیسی، استفاده از خشک‌کن یخچالی یا اسپری درایر توصیه می‌شود. در نهایت، سیستم بسته‌بندی تحت خلاء جهت جلوگیری از جذب رطوبت توسط محصولات نهایی ضروری خواهد بود.
- کنترل کیفیت مواد اولیه: کیفیت مواد اولیه به طور مستقیم بر کیفیت محصول نهایی تاثیر می‌گذارد. برای اطمینان از کیفیت مواد اولیه، استفاده از روش‌های آنالیز پیشرفته ضروری است. طیف‌سنج FTIR برای بررسی ساختار شیمیایی PDMS و سیلان‌ها، دستگاه GPC برای تعیین توزیع وزن مولکولی پلیمر PDMS، دستگاه XRF یا ICP برای بررسی خلوص سیلیس و سیلیکون متال، و آنالیز حرارتی DSC و TGA برای بررسی پایداری و خواص حرارتی مواد اولیه مورد نیاز خواهد بود.
تاسیس واحد تحقیق و توسعه راه‌اندازی خط تولید لاستیک سیلیکون
تاسیس یک واحد تحقیق و توسعه (R&D) قوی امری مهم برای صنعت ایران است. این واحد نه تنها به نوآوری در محصولات و بهبود مستمر فرایندها کمک می‌کند، بلکه شرکت را قادر می‌سازد تا به طور مستقل فرمولاسیون‌های جدید را توسعه داده و به چالش‌های تولید پاسخ دهد.
ساختار واحد R&D باید شامل فضاهای آزمایشگاهی اختصاصی برای سنتز، شناسایی و تست کاربردهای مختلف باشد. تجهیزات مورد نیاز این واحد شامل ابزارهای تحلیلی (مشابه واحد کنترل کیفیت)، راکتورها و تجهیزات فرآوری در مقیاس پایلوت (میکسرها، دستگاه‌های قالب‌گیری کوچک) و نرم‌افزارهای تخصصی برای تجزیه و تحلیل داده‌ها و شبیه‌سازی خواهد بود.
یک تیم متشکل از دانشمندان علوم پلیمری، مهندسان شیمی و متخصصان مواد با تجربه برای این واحد ضروری است. واحد R&D نقش کلیدی در توسعه فرمولاسیون‌های جدید لاستیک سیلیکون HTV با خواص سفارشی برای کاربردهای خاص ، بهینه‌سازی فرمولاسیون‌های موجود برای کاهش هزینه یا بهبود عملکرد، بررسی استفاده از مواد اولیه جایگزین، رفع مشکلات تولید، توسعه روش‌های فرآوری پیشرفته و آگاهی از آخرین روندها و نوآوری‌ها در فناوری سیلیکون خواهد داشت. همکاری با موسسات تحقیقاتی داخلی مانند پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران نیز می‌تواند بسیار مفید باشد.
تهیه مدل اقتصادی
تهیه یک مدل اقتصادی جامع برای ارزیابی هزینه‌ها، درآمدها و سودآوری پروژه از اهمیت بسزایی برخوردار است. این مدل باید تمامی عوامل کلیدی موثر بر اقتصاد پروژه را در نظر بگیرد، از جمله هزینه مواد اولیه (با در نظر گرفتن تولید داخلی)، هزینه تجهیزات، هزینه‌های نیروی انسانی (شامل پرسنل تولید، R&D، و اداری)، هزینه انرژی (به ویژه برای تولید سیلیس)، هزینه حمل و نقل (برای مواد اولیه غیر سیلیکونی و محصولات نهایی)، هزینه‌های بازاریابی و فروش، هزینه‌های سربار (مانند اجاره، بیمه، و غیره)، و قیمت فروش محصولات لاستیک سیلیکون HTV. برای ارزیابی دقیق‌تر پایداری مالی پروژه، انجام تحلیل‌های مالی نظیر تحلیل نقطه سربه‌سر (برای تعیین حجم تولید لازم برای پوشش کلیه هزینه‌ها)، نرخ بازگشت سرمایه (ROI) و تحلیل جریان نقدی تنزیل‌شده (DCF) توصیه می‌شود. همچنین، انجام تحلیل حساسیت برای ارزیابی تأثیر تغییرات در متغیرهای کلیدی (مانند قیمت مواد اولیه، قیمت فروش) بر سودآوری پروژه ضروری است.
طراحی بخش اختصاصی توسعه سیلیکون
طراحی فیزیکی و جانمایی بخش توسعه سیلیکون باید با در نظر گرفتن تسهیل تعامل بین تیم‌های R&D و تولید و در عین حال حفظ فضای لازم برای کارهای تحقیقاتی انجام شود. باید فضای کافی برای آزمایشگاه‌ها، دفاتر کار پرسنل R&D، تجهیزات پایلوت و انبار مواد شیمیایی و اولیه در نظر گرفته شود. ویژگی‌های ایمنی مانند هودهای شیمیایی، دوش‌های اضطراری و سیستم تهویه مناسب ضروری است. تجهیزات و امکانات مورد نیاز این بخش شامل زیرساخت‌های آزمایشگاهی (میزها، سینک‌ها، تاسیسات)، ابزارهای تحلیلی، راکتورها و میکسرها در مقیاس پایلوت، تجهیزات قالب‌گیری و پخت در مقیاس کوچک، کامپیوترها و نرم‌افزارهای تجزیه و تحلیل داده‌ها و شبیه‌سازی و یک کتابخانه مجهز به منابع علمی مرتبط خواهد بود.
نقش این بخش، تبدیل شدن به مرکز اصلی تمام فعالیت‌های تحقیق، توسعه و نوآوری مرتبط با سیلیکون است. این بخش مسئول توسعه محصولات جدید، بهبود فرآیندهای موجود، ارائه پشتیبانی فنی به خط تولید و پیشبرد رشد بلندمدت و خودکفایی شرکت در فناوری سیلیکون خواهد بود.
چالش‌ها و راهکارها
راه‌اندازی خط تولید و تأمین مواد اولیه با چالش‌های متعددی روبرو خواهد بود. نوسانات قیمت مواد اولیه ، اختلالات در زنجیره تأمین ، مقررات سختگیرانه ، مصرف بالای انرژی در تولید سیلیس، نگرانی‌های زیست‌محیطی ، نیاز به فناوری و تخصص پیشرفته ، احتمال آلودگی در کاربردهای پزشکی ، عوامل ژئوپلیتیکی و جنگ‌های تجاری ، و تأثیر تحریم‌ها بر دسترسی به فناوری و سرمایه‌گذاری در ایران از جمله این چالش‌ها هستند.
برای مقابله با این چالش‌ها، راهکارهای پیشنهادی زیر قابل بررسی هستند:
- نوسانات قیمت مواد اولیه: بررسی امکان заключение قراردادهای بلندمدت با تأمین‌کنندگان داخلی (در صورت امکان)، توسعه استراتژی‌های جایگزین تأمین منابع، و در نظر گرفتن ریسک نوسانات قیمت در مدل اقتصادی. تمرکز بر تولید داخلی مواد اولیه، راهکار اصلی برای کاهش این ریسک است.
- اختلالات زنجیره تامین: ادغام عمودی، با هدف کنترل تأمین مواد اولیه کلیدی، راهکار اصلی است. برای سایر مواد ضروری، تنوع بخشیدن به تأمین‌کنندگان و حفظ سطح استراتژیک موجودی کالا توصیه می‌شود. منبع به طور خاص بر نقش ادغام عمودی در تضمین عرضه پایدار در زمان کمبود سیلیکون تأکید دارد.
- مقررات: تعامل فعال با سازمان‌های نظارتی برای درک و رعایت کلیه مقررات زیست‌محیطی و ایمنی قابل اجرا.
- مصرف بالای انرژی: سرمایه‌گذاری در فناوری‌های کم‌مصرف برای تولید سیلیس و بررسی گزینه‌های انرژی‌های تجدیدپذیر برای کاهش هزینه‌ها و اثرات زیست‌محیطی.
- نگرانی‌های زیست‌محیطی: پیاده‌سازی بهترین فناوری‌های موجود برای کنترل انتشار آلاینده‌ها، مدیریت پسماند و تصفیه پساب. بررسی پتانسیل بازیافت ضایعات سیلیکونی.
- فناوری و تخصص: تقویت همکاری با موسسات تحقیقاتی داخلی ، سرمایه‌گذاری در برنامه‌های آموزشی برای مهندسان و دانشمندان محلی، و بررسی مشارکت‌های استراتژیک برای انتقال فناوری در صورت امکان و با در نظر گرفتن محدودیت‌های ناشی از تحریم‌ها. منبع بر چالش‌های انتقال دانش در ایران اشاره دارد که باید در نظر گرفته شود.
- آلودگی در کاربردهای پزشکی: پیاده‌سازی رویه‌های کنترل کیفیت دقیق و در نظر گرفتن محیط‌های تولید با اتاق تمیز در صورت هدف قرار دادن کاربردهای پزشکی.
- عوامل ژئوپلیتیکی و تحریم‌ها: اولویت دادن به توسعه فناوری‌ها و منابع مواد اولیه بومی. تمرکز بر کاربردهایی که توانمندی‌های داخلی می‌توانند الزامات آن را برآورده کنند. منابع نشان می‌دهند که تحریم‌ها می‌توانند محرکی برای خوداتکایی باشند.
- انتقال دانش: ایجاد کانال‌های ارتباطی شفاف، سرمایه‌گذاری در برنامه‌های آموزشی و مربیگری و ترویج فرهنگ به اشتراک گذاری دانش در بین تیم‌های R&D و تولید، با توجه به تجربیات قبلی در زمینه چالش‌های انتقال فناوری در ایران.
نتیجه‌گیری و توصیه‌ها
راه‌اندازی خط تولید لاستیک سیلیکون HTV یک پروژه پیچیده و چندوجهی است که نیازمند برنامه‌ریزی دقیق، سرمایه‌گذاری هوشمندانه و تعهد به نوآوری است. مراحل کلیدی این پروژه شامل طراحی مفهومی و تفصیلی فرایند تولید، تأمین تجهیزات، تولید مواد اولیه کلیدی (PDMS و سیلیس)، ایجاد واحد R&D، تهیه مدل اقتصادی و طراحی بخش اختصاصی توسعه سیلیکون می‌باشد.
برای موفقیت این پروژه و دستیابی به خودکفایی در تولید لاستیک سیلیکون HTV، توصیه‌های نهایی زیر ارائه می‌گردد: انجام یک مطالعه امکان‌سنجی جامع که جنبه‌های فنی، اقتصادی و بازار را در بر بگیرد. تدوین یک طرح پروژه تفصیلی با جدول زمانی و نقاط عطف مشخص. سرمایه‌گذاری در یک واحد R&D قوی و اولویت دادن به نوآوری مداوم. پیاده‌سازی اقدامات کنترل کیفیت دقیق در هر مرحله از فرایند تولید. تمرکز بر ایجاد یک نیروی کار ماهر و با انگیزه. نظارت مداوم بر روند بازار و پیشرفت‌های فناوری در صنعت سیلیکون و انطباق با آن‌ها. بررسی امکان همکاری و مشارکت برای تقویت توانمندی‌ها و غلبه بر چالش‌ها. با اجرای این توصیه‌ها، می‌توان به یک تولیدکننده پیشرو در زمینه لاستیک سیلیکون HTV در ایران تبدیل شده و نقش مهمی در کاهش وابستگی کشور به واردات این ماده استراتژیک ایفا نمود.
