تاریخچه

اولین بار در سال 1912 دانشمند آلمانی به نام کلاته (Klatte) موفق به ساخت وینیل استات و در سال 1917 با همکاری رولت (Rollette) موفق به تهیه پلی وینیل استات (Poly Vinyl Acetate) شد. این پلیمر در سال 1920 به میزان تجاری تهیه و به بازار عرضه شد.

مواد اولیه

برای تهیه پلی وینیل استات (PVA) نیاز به استات وینیل می باشد. استات وینیل را می توان از ترکیب استیلن و اسید استیک و یا از طریق اکسیداسیون اتیلن به دست آورد.

طرز تهیه وینیل استات از طریق امولسیونی

از نگاه صنعتی پلیمر شدن تعلیقی وینیل استات برای تولید گرانول پلی وینیل استات بالاترین اهمیت را دارد. اغلب این گرانول ها به پلی وینیل الکل با تنوع درجه آبکافت و با وزن مولکولی متفاوت تبدیل می گردند. در مقیاس آزمایشگاهی کوپلیمر شدن وینیل استات با منومرهای دیگر شاید با توجه به راحتی عمل و راحتی به وجود آوردن محیط تعلیقی مناسب مزیت داشته باشد. پلیمر شدن صنعتی امولسیونی به صورت همو یا کوپلیمر شدن از اهمیت فراوانی برخوردار است علی الخصوص در توسعه چسب ها، رنگ ها، پوشش دهی کاغذ و تکمیل در نساجی.

اگرچه حدود یک سوم از منومر وینیل استات برای تولید لاتکس ها به صورت رنگ ها و چسب ها مورد استفاده قرار می گیرد اطلاعات منتشره در خصوص پلیمر شدن امولسیونی وینیل استات محدود می باشد. پلیمر شدن امولسیونی وینیل استات شاید در میان روش های پلیمر شدن با توجه به اینکه لاتکس های واقعی با سطح فعالهای آنیونی و یا کاتیونی و یا سطح فعالهای غیر یونی یا کلوئیدی حفاظتی و همراه با ترکیب دو یا بیشتر از این مواد و همچنین بدون امولسیون کننده ای، به وجود می آید منحصر به فرد است.

هنگام پلیمر شدن امولسیونی وینیل استات بر خلاف پلیمر شدن استایرن ذرات امولسیونی تا 80 درصد درجه تبدیل شکل خواهند گرفت. همچنین به نظر می رسد واکنش بستگی به سرعت همزن داشته باشد. افزایش سرعت همزن، کاهش سرعت واکنش را به همراه خواهد داشت. همچنین گزارش گردیده که اکثر غلضت آغازگرها (غلضت پر سولفات) با توجه به تولید اسید سولفوریک آزاد در واکنش پیچیده می گردد. این امر باعث آبکافت مقداری از منومر و تبدیل استالدئید می شود، که جدا از فعالیت انتقال زنجیر باعث تأخیر سرعت نیز می گردد. این مشاهدات اهمیت تنظیم PH در هنگام پلیمر شدن وینیل استات را متذکر می سازد.سرعت پلیمر شدن امولسیونی وینیل استات در PH=7 بیشترین مقدار خواهد بود این مقدار بیشتر از محدوده PH بین 4 تا 5 است که مناسب ترین محدوده برای کمترین مقدار آبکافت وینیل استر می باشد.

فاکتور دیگری که شاید به اندازه کافی به عملیات نظری پلیمر شدن امولسیونی وینیل استات رو آنها بحث نشده این است که در مطالعات دیلاتومتری پلیمر شدن امولسیونی، جمع شدگی و یا انغباض منومر در یک سیستم آبی به مقدار 4/0 7/15 درصد بوده در صورتی که در پلمیر شدن توده ای انغباض در حدود 26 الی 28 درصد است. این تفاوت به دلیل حل شدن منومر در محیط آبی می باشد. اگر چنین باشد غیر قابل توجیه نخواهد بودکه در شرایط تعلیقی و امولسیون نه تنها منومر وینیل استات بلکه منومر های جدید، با ترکیب متفاوت و اساساً با خصوصیات شیمیایی متفاوت دخیل هستند(هیدارت های وینیل استات)

در تولید پلیمرهای امولسیونی علی الخصوص در رابطه با سیستم های کوپلیمری روش های زیادی برای افزودن منومر به سیستم واکنش کننده وجود دارد.

ممکن است تمامی منومر یکجا به فاز آبی اضافه گردد. یا اینکه منومرها به صورت آهسته و مرحله ای به محیط افزوده شوند. و نهایتاً منومرها ممکن است به تدریج و پیوسته اضافه شوند. دو روش اولیه باعث تولید کوپلیمر کما بیش ناهمگن و روش اضافه کردن ممتد باعث تولید کوپلیمر همگن می گردد. بهترین خصوصیات چسبندگی از کوپلیمرهای همگن به دست می آید، خصوصیات دیگر پلیمر به مقدار زیادی با درجه همگنی متغیر خواهد. البته روش های دیگر وجود دارند که اضافه کردن تدریجی محلول آغازگر، سطح فعال های اضافی ، نرم کننده ها و غیره را توصیه می کنند.

تغییرات در بسیاری از فنون پلیمر شدن امولسیونی کمک خواهد نمود تا لاتکس های پلی وینیل استات با مشخصات ویژه ای که مورد نیاز برای کاری خاص باشد تهیه گردد.

اغلب پلیمر شدن های امولسیونی در رآکتورهای معمولی دارای همزن صورت می گیرد. دستورالعمل های وجود دارد که طبق آنها تمامی منومر یکباره به داخل رآکتور افزوده شده، دستورالعملهایی که منومر به تدریج اضافه می شود. احتمالاً با افزایش تدریجی محلول های سطح فعال، محلول های آغازگر و عوامل اصلاح کننده دیگر، دستورالعمل هایی دال بر استفاده آغاز گر های اکسایشی-کاهشی یا آغازگرهای حرارتی، و دستوراعمل هایی برای استفاده منومرهایی که پیش امولسیون شده اند نیز موجود می باشد.

خواص

پلی وینیل استات (PVA) شکننده بوده و برای رفع این اشکال به آن تا 15 درصد از مواد نرم کننده مانند دی بوتیل فتالات اضافه می شود. این پلیمر در دمایی حدود 28 درجه سانتیگراد نرم شده و حالت شکنندگی خود را از دست می دهد. پلی وینیل استات در اغلب حلال ها به خصوص در هیدرو کربن های آروماتیک مانند بنزن و تولوئن، در هیدروکربن های کلردار مانند کلروفرم، تتراکلروکربن و دی کلرواتیل، در الکل ها مانند متانول و اتانول، در اترها مانند استات اتیل و استات بوتیل و کتون ها مانند استون و متیل ایزو بوتیل کتون حل می شود. اسیدها و قلیایی ها روی پلی وینیل استات موثر بوده و سبب هیدرولیز آن می شوند.

کاربرد

مهمترین کاربرد پلی وینیل استات در ساخت انواع چسب ها، رنگ ها و ورنی های می باشد

علم سرامیک ( Ceramics)

مواد سرامیکی ، موادی غیر آلی و غیر فلزی هستند . اکثر سرامیک ها از واکنش میان یک فلز و یک غیر فلز به وجود آمده اند . به خاطر همین موضوع است که پیوند بین اتم ها یا به طور کامل یونی است یا به طور عمده یونی باخواص کوالانسی است.
واژه ی Ceramic از Keramikos که یک لغت یونانی است آمده است.
این واژه به معنای ماده ای است که پخته شده است و این بدین معناست که خواص مطلوب این مواد عمدتاً به وسیله ی عبور این مواد از پروسه ای است که ماده را در دمای بالا عمل آوری می کند . این پروسه ی عمل آوری ماده پخت ( Firing) نامیده می شود.

مواد سرامیکی در جامعه ی امروزی بسیار مهم اند . موتورهای سرامیکی و مزایایی که استفاده از مواد سرامیکی در زمینه های : اقتصاد سوخت ، بازده ، کم کردن وزن و افزایش کارایی دارد ، را در نظر بگیرید . در شکل 1 شما سه تصویر گلچین از نمونه ی اولیه موتور سرامیکی و تعدادی از اجزای سرامیکی خودرو را می بینید . یا اینکه ساخت توربین سرامیکی در سایز میلیمتری را در نظر بگیرید . این توربین ها در موتورهای بسیار بسیار کوچک که در آینده ساخته می شوند کاربرد دارند.

البته این را باید بدانیم که آینده زیاد دور نیست و به زودی ما تولید این موتورها را می بینیم . در شکل شماره ی 2 شما می توانید چرخ توربین ریزش درونی محوری ( Radial inflow turbine wheel) که از سیلیسیم ( Silicon) ساخته شده است را ببینید . در روش تولید آن از روش برش با یون واکنش کننده استفاده شده است . این قطعه ی تولیدی در دانشگاه ماساچوست ( MIT) تنها چهار میلیمتر قطر دارد . این قطعه به وسیله ی تکنولوژی جدیدی تولید شده است که این تکنولوژی برای تولید سیستم های میکرو ـ الکترومکانیکی ( Micro-electro mechanical systems ) استفاده می شود . سیستم های میکروالکترومکانیکی به طور اختصار MEMS نامیده می شوند . همه ی این موتورها با یک ژانراتور الکتریکی مجتمع کامل می شوند . که انتظار می رود که وزن این موتورها تنها یک گرم باشد.
با توجه به گفته های محققین دانشگاه ماساچوست ( MIT) ، یک میکروتوربین سیلیسیمی ( Silicon) اولیه که به وسیله ی روش های میکرو تولیدی نوع نیم رسانا تولید شده است ممکن است با شروع قرن ، به چرخش درآید . اگر کوشش های ابتدایی با موفقیت همراه باشد دانشمندان برای استفاده از روش لیتوگرافی مشابه برای تولید موتور با توربین ریزش درونی محوری از سیلیسیم کاربید ( Silicon carbide ) برنامه ریزی می کنند . (سیلیسیم کاربید یک نوع ماده ی سرامیکی نسوز است ) .

جداره های نازک از کوارتز ( Quartz envelopes ) حباب لامپ های روشنایی و دیگر حباب ها را به وجود می آورد . تعدادی دیگر از کاربردهای جداره های نازک کوارتزی در شکل شماره ی 3 نشان داده شده است.
شاید شما تصور کنید که مس یک رسانای خوب الکتریسیته است . این حرف واقعاً درست است اما آیا این را می دانید که سرامیک ها می توانند رسانش الکتریکی بهتری نسبت به مس داشته باشد ؟! این مساله با کشف مواد سرامیکی ابررسانا در دمای بالا ( High-temperature super conducting ceramic materials ) مشخص شد .

در دمای 100 درجه ی کلوین یا زیر این دما ، این مواد مقاومت الکتریکی خود را از دست می دهند . به علاوه این مواد خطوط جریان مغناطیسی را پس می زنند . که این پدیده به نام اثر میسنر ( Meissner effect ) معروف است . این اثر موجب می شود که یک قطعه آهن ربا بتواند در فضای روی یک ابررسانا معلق بماند . که در شکل 4 نشان داده شده است . در ژاپن ، یک قطار معلق سریع السیر بر اساس قوانین توضیح داده شده در شکل 4 کار می کند . در ایالات متحده ی آمریکا ، تحقیقات در دانشگاه پاردو ( Purdue university) بر روی ابررسانایی و کاربردهای مواد سرامیکی متمرکز گشته است . که تصویر مربوط به ابررسانایی از سایت این دانشگاه گرفته شده است .

نمایش کریستال های غیر آلی ، سیلیکات ( Silicate) و آلومینات ( Aluminate) و دیگر عناصر و ترکیبات معمولاً از چند وجهی های کوئوردیناسیون تشکیل شده است . هر راس چند وجهی مانند یک موقعیت پیوندی ( Ligand Position) است در شکل شماره ی 5 ، ساختار کریستالی یک ماده ابررسانای دما بالا نشان داده شده است .
گرافیت خاصیت نسوز بودن ( Refractory) ، سبکی و مقاومت به خوردگی خوبی دارد . این خواص برای بسیاری از کاربردها مهم است . به عنوان مثال ابزارهایی که برای شکل دهی مطلوب مواد در ریخته گری مداوم استفاده می شوند ( Dies for continuous casting) ، نازل های راکت ( Rocket nozzles ) ، مبدل های حرارتی ( Heat exchanger) برای صنایع شیمیایی استفاده می شود را باید از این ماده ساخت .

به هر حال مقاومت به سایش نسبتاً ضعیف گرافیت و اکسیداسیون آن از محدودیت های استفاده از این ماده است . که با اضافه کردن روکش های تیتانیم کاربید ( Titonium carbide) که مقاومت به سایش ، مقاومت به اکسیداسیون و مقاومت به خوردگی عالی دارد . باعث بهبود مخواص گرافیت و استفاده از این ماده در قطعات می شود . در شکل 6 ، شما تصویر چندین قطعه ی پوشش داده شده با تیتانیم کاربید(Tic) را می بیند.
استفاده از مطالب این مقاله با ذکر منبع www.rasekhoon.net بلامانع می باشد

بررسی سرامیک های مورد استفاده در صنایع دندانسازی (1)

مفاهیم زمینه ای در علم سرامیک و شکست

برای آشنایی با مواد سرامیکی ، بهتر است به دو مفهوم توجه کنیم که در این مقاله سعی داریم که این مفاهیم را توضیح دهیم . اولین مفهوم این است که تنها سه بخش عمده از مواد سرامیکی داریم که در صنعت دندانسازی مورد استفاده قرار می گیرند . این سه گروه به شرح زیر هستند :
1 ـ مواد شیشه ای ( glass materials )
2 ـ شیشه های پر شده با ذرات ( particle-filled glasses )
3 ـ سرامیک های پلی کریستال ( polycrystalline ceramics )
که خواص و ویژگی های هر یک از این گروه ها را مورد بحث قرار می دهیم .
دومین مفهوم این است که هر یک از این مواد سرامیکی به طور بالقوه می توانند به صورت ترکیبی ( کامپوزیتی ) عمل کنند که این بدین معناست که این مواد می توانند به صورت ترکیبی از دو یا چند گروه بالا مورد استفاده قرار گیرند . از این لحاظ بسیاری از موادی که به ظاهر متفاوت هستند ، هنگامی که از دیدگاه ما مورد بررسی قرار گیرند ، روابط و شباهت های یکسانی را در ترکیبات ( کامپوزیت ها ) ایفا می کنند .
بررسی های تاریخی از استفاده ی مواد سرامیکی در صنعت دندانسازی دو رویه را درطی زمان بیان می کند . این دو رویه به شرح زیر هستند :
1 ـ سرامیک های دندانسازی که حالت آمورف ( شیشه ای ) دارند ، از لحاظ زیبایی نسبت به انواع دیگر سرامد هستند . و این در حالی است که سرامیک هایی که مقاومت کششی بالاتری دارند ، عمدتاً ساختاری کریستالی دارند . و البته در ساخت مواد دندانسازی هر دو فاکتور زیبایی و استحکام برای ما مهم است .
2 ـ درطی گذر زمان ، حرکت به سمت استفاده از مواد با ساختار پلی کریستال کامل ، انجام شده است . در جداول 1 و 2 جزئیاتی از ترکیبات پایه و مثال های تجاری از مواد سرامیکی مورد استفاده در دندانسازی آمده است . این موارد را بر اساس سه گروه اصلی مواد مورد استفاده در صنعت دندانسازی طبقه بندی کردیم .

جدول1

جدول2

سرامیک های شیشه ای ( glassy ceramics ) :

مواد سرامیکی شیشه ای ، بهترین تطابق را با خواص اپتیکی دندانها و عاج آنها دارند .
شیشه یک شبکه ی سه بعدی از اتم هاست که الگوی منظم فضایی ندارد . در این مواد ، بین نزدیک ترین همسایه و همسایه ی بعدی ، الگوی منظم فضایی ( از لحاظ فاصله یا زاویه ) وجود ندارد ؛ بنابراین ساختار شیشه آمورف است . ( یا ساختاری بی شکل دارد )
به طور کلی شیشه های مورد استفاده در سرامیک های دندانی از یک گروه مینرالی معدنی با نام فلدسپارها ، مشتق می شوند و برپایه ی سیلیکا ( اکسید سیلیسیم ) و آلومینا ( اکسید آلومینیوم ) ساخته شده اند . از این رو پرسلان های فلدسپاتی به خانواده ای تعلق دارند که به آنها شیشه های آلومینوسیلیکاتی می گویند . شیشه هایی که برپایه ی فلدسپار هستند ، نسبت به تبدیل شدن به حالت بلوری درطی پخت مقاومت نشان داده و دارای گسترده پخت وسیعی هستند ( پایداری آنها اگر دما به بالاتر از حد بهینه برسد ، یکباره افت می کند) این مواد زیست سازگار هستند . در شیشه های فلدسپاتی ، شبکه ای متشکل از اتصالات پل مانندی وجود دارد که این پل ها از اتصال بین سیلیسیم با اکسیژن تشکیل شده اند . این اتصالات گاه و بی گاه به وسیله ی کاتیون هایی مانند سدیم ( ) یک بار مثبت و یا پتاسیم یک بار مثبت ( ) شکسته می شوند . حضور این بارهای مثبت موجب اصلاح شیشه و بالانس بارهای اتم های اکسیژن غیر پل می شوند . کاتیون های اصلاح کننده ، خواص مهمی از شیشه را تغییر می دهند ؛ برای مثال : دمای پخت یا ذوب را کاهش می دهند و یا موجب افزایش انبساط و انقباض حرارتی می شود .

شیشه های پر شده با ذرات ( Partic - filled glasses ) :

در این نوع از مواد ، ذرات پر کننده به ترکیب اولیه ی شیشه اضافه می شوند . این اضافه شدن ذرات موجب بهبود خواص مکانیکی و کنترل اثرات اپتیکی مانند ماتی ( opalescence ) ، رنگ ( color ) و شفافیت ( opacity ) می شود . این پر کننده ها معمولاً از مواد کریستالی انتخاب می شوند ولی این امکان وجود دارد که این مواد از ذرات شیشه ای با نقطه ذوب بالاتر نسبت به شیشه ی پایه نیز انتخاب شوند . یک چنین ترکیباتی که بر پایه ی دو یا چند ماده ی مجزا ( فاز مجرا) تشکیل شده اند ، با عنوان کامپوزیت ( composites ) معروف اند . البته نام کامپوزیت در نوشته های مربوط به دندانپزشکی بیشتر به معنای کامپوزیت های با پایه ی رزین ( resin based composites ) است . این تصویر که اکثر سرامیک های دندانی ، مواد کامپوزیتی هستند ، برای درک بهتر در مورد آنها ، مفید می باشد . برای اینکه در مطالعه ی شیشه های پر شده با ذرات گیج نشویم ، این مواد را بر اساس نوع ذرات پر کننده و مقدار آنها ، علت اضافه کردن ذرات و چگونگی اضافه شدن ذرات به شیشه پایه ، طبقه بندی می کنیم .
اولین پر کننده ای که برای سرامیک های دندانی استفاده شد ، ذرات کریستالی ، مینرالی است که لوسیت نامیده می شود . این پر کننده برای تولید پرسلان هایی ( چینی هایی ) استفاده می شود که بتوانند به خوبی و بر اساس فلزات مورد استفاده در ساختارش آتش بگیرد . ضریب انبساط گرمایی لوسیت بالا است . در زیر ضریب انبساط گرمایی برای عده ای از مواد آمده است :

اضافه کردن تقریباً 17 ـ 25 درصد وزنی پر کننده ی لوسیت به شیشه ی مورد استفاده در دندانسازی ، پرسلانی تولید می کند که در هنگام پخت با آلیاژهای دندانسازی همگون است . ( از لحاظ گرمایی ) . سیستم های سرامیک ـ فلز که اولین بار در سال 1962 تولید شدند ،برای تولید 70 تا 80 درصد از پروتزهای ثابت کننده ( Fixed prostheses) استفاده می شود .
افزایش در استحکام میانگین در قطعات پروتزها نیز به وسیله ی پر کننده ی مناسب و یکنواختی در پراکندگی پر کننده در فاز شیشه ای ، به دست می آید . بر اساس چیزی که گفتیم یک تکنیک با نام استحکام بخشی دیسپرشن ( dispersion strengthening ) به وجود آمده است . اولین سرامیک استحکام داده شده به وسیله ی این روش ، از شیشه های فلدسپاتی با پر کننده ی ذرات آلومینیوم اکسید ( با درصد وزنی 55 % ) ساخته شد . البته از لوسیت با درصد 45 ـ 55 درصد وزنی نیز برای تولید قطعات استحکام داده شده به وسیله ی این روش ، استفاده شده است که این درصد استفاده شده از لوسیت از مقدار مورد نیاز برای سرامیک ـ فلز بیشتر است . سرامیک های تجاری با پر کننده ی به هم چسبیده از لوسیت نیز وجود دارند که این نوع سرامیک را با پرس کردن پودر و مواد اولیه ی لازم ، در داخل یک قالب تولید می کنند . به غیر از رفتار انقباضی در سرامیک های دندانسازی ، گفته شده است که این دو مزیت را در زیر می بینیم :
1 ـ لوسیت به خاطر ضریب شکستش که به ضریب شکست شیشه های فلدسپاتی نزدیک است ؛ مورد توجه قرار دارد . این نزدیکی ضریب شکستها ، موجب باقی ماندن حالت نیمه شفافی در این نوع شیشه هاست .
2 ـ لوسیت با سرعت بیشتری نسبت به شیشه ی بدون لوسیت اچ می شود . و موجب پدید آمدن خاصیت اچ شدن انتخابی ( selective etching ) می شود که درطی عمل اچ شدن شیشه ی حاوی لوسیت ، تعداد زیادی برجستگی ایجاد می شود که این برجستگی ها موجب افزایش قدرت پیوند میکرومکانیکی بین لوسیت و شیشه می شود .

شیشه ـ سرامیک ها ( زیر مجموعه ی ویژه ای از شیشه های پر شده با ذرات ) :

ذرات پر کننده ی کریستالی می توانند به صورت مکانیکی به شیشه اضافه شوند ، برای مثال این کار را می توان با مخلوط کردن ذرات کریستالی پر کننده باپودر شیشه ، قبل از پخت انجام داد . در تحقیقات انجام شده در سالهای اخیر، ذرات پر کننده در داخل جسم شیشه ای ، رشد داده می شوند . در واقع این کار پس از شکل دهی نمونه ( مانند یک پروتز ) انجام می شود .
پس از انجام عمل شکل دهی ، جسم شیشه ای تحت عملیات حرارتی خاصی قرار می گیرد که این عملیات حرارتی موجب رسوب و رشد فاز کریستالی در داخل شیشه می شود .
به دلیل اینکه پر کننده ها از لحاظ شیمیایی از خود اتم های شیشه مشتق شده اند ، ترکیب شیشه ی باقی مانده درطی این پروسه که Ceraming نام دارد ، عوض می شود . این ماده ی به وجود آمده که در اصل یک کامپوزیت پر شده با ذرات است ، شیشه سرامیک نامیده می شود . ( Dentsply ) material dicor اولین شیشه ـ سرامیک تجاری است که برای تولید پروتزهای ثابت کننده ، استفاده شد . این شیشه ـ سرامیک شامل ذرات پر کننده ای از یک نوع میکای کریستالی ( با درصد حجمی تقریباً 55 درصد ) است .
به علاوه ، اخیراً یک شیشه ـ سرامیک حاوی 70 درصد حجمی پر کننده ی دی سیلیکات لیتیم برای استفاده های دندانپزشکی به صورت تجاری ، تولید شده است .

سرامیک های پلی کریستال ( polycrystalline ceramics ) :

سرامیک های پلی کریستال هیچ قسمت شیشه ای ( آمورف ) ندارد . و همه ی اتم هایش به صورت متراکم و در یک آزمایش منظم قرار گرفته اند که این امر باعث می شود که یک ترک با سختی و مشکل بیشتری نسبت به شیشه های با دانسیته ی کمتر و شبکه ی نامنظم ، گسترش پیدا کند . از این رو ، سرامیک های پلی کریستال به طور عمومی از سرامیک های شیشه ای محکمتر هستند و تافنس ( چقرمگی ) آنها نیز بیشتر است .
تولید اشکال پیچیده ( به عنوان مثال یک پروتز ) از سرامیک های پلی کریستال ، مشکل تر از تولید این قطعات از سرامیک های شیشه ای است . از این رو ، پروتزهایی با کارایی خوب که از سرامیک های پلی کریستال ساخته شده باشد تا قبل از استفاده از وسایل کامپیوتری ( computer – aid manufacturing ) به صورت عملی مورد استفاده قرار نگرفت .

به طور کلی این سیستم های کمکی کامپیوتری از یک دستگاه داده ی سه بعدی برای نشان دادن وضعیت دندان ها ، یا مدل مومی شکل از زیر ساختار مطلوب ، استفاده می کند . این دستگاه داده ی سه بعدی برای ایجاد یک قالب بسط داده شده که پودر سرامیک در داخل آن قرار می گیرد ، استفاده می شود .
سرامیک های پلی کریستال تمایل به مات بودن بیشتری نسبت به سرامیک های شیشه ای دارد ، بنابراین این مواد در کلیه ی مکان های مورد نیاز در دیواره ی پروتزها استفاده نمی شود . این سرامیک ها که از لحاظ مکانیکی خواص بهتری نسبت به مواد شیشه ای دارند ، معمولاً با روکشی از مواد شیشه ای مورد استفاده قرار می گیرند تا حالت زیبایی پروتز تولیدی بیشتر شود .
سرامیک ها در حالت کلی نور را از خود عبور می دهند در حالی که فلزات حتی در ضخامت های بسیار کم نیز نور را از خود عبور نمی دهند . در واقع نحوه ی قرارگیری باندهای الکترونی در فلزات به نحوی است که طول موج مرئی را کاملاً جذب می کند . اما سرامیک ها دارای باندهای الکترونی هستند که طول موج مرئی را از خود عبور می دهد . حال این سوال پیش می آید که اگر سرامیک ها نور را از خود عبور می دهند ! پس چرا سرامیک ها حالت کدر مانند دارند ؟
در جواب باید گفت که اکثر سرامیک ها ، پلی کریستال اند و این پلی کریستال بودن آنهاست که موجب کدر بودن آنها می شود و در صورتی که بتوان یک سرامیک را به صورت تک کریستال تهیه کرد ، می توان آن را به صورت شفاف دید . البته در مورد سرامیک ها ، علاوه بر پلی کریستال بودن ، ضخامت نیز بر انتقال نور در آنها تاثیر دارد . در واقع در استفاده از سرامیک های پلی کریستال در دندانسازی به ضخامت بدنه ی سرامیکی نیز توجه می شود که این مساله باعث این می شود که یک بدنه راپوشش دهند ولی بدنه ی دیگری ( با ضخامت کمتری ) را پوشش ندهند .

برگردان: مهندس مینا نصیری
مقدمه
در زندگی روزمره ما، با مواد بسپاری زیادی روبرو می شویم، که بسیاری از آن¬ها در قالب ظروف یک¬بار مصرف برای بسیاری از محصولات خانگی مورد استفاده قرار می¬گیرند. از آن¬جایی که منابع طبیعی رو به کاهش هستند و محل¬های دفن زباله (خاکچال‌ها) نیز در حال پرشدن می¬باشد، ما به این نتیجه می-رسیم که بازیافت بسیاری از مواد ضایعاتی بهتر از دفع و یا سوزاندن آن¬ها است.
بیشترین بسپارهایی که ما در زندگی روزمره با آن¬ها روبه¬رو می¬شویم شش بسپار می¬باشند که در جدول 1 ذکر شده¬اند. برای آسان¬تر کردن بازیافت این بسپارها، صنعت پلاستیک کدهایی را برای شناسایی به تصویب رسانده است. از آن¬جا که رعایت برچسب¬گذاری اختیاری است، بنابراین همه پلاستیک¬ها دارای برچسب نیستند. شناسایی توسط ظاهر دشوار است، با این حال، چند نوع پلاستیک وجود دارند که به آسانی قابل شناسایی هستند. ظروف شفاف، بی¬رنگ که برای نوشابه¬های غیر الکلی استفاده می¬شوند غالباً پلی¬اتیلن¬ترفتالات (PETE) می¬باشند. پلاستیک¬های کدر، نیمه¬شفاف (و غالباً به رنگ سفید) که برای ظروفی مانند کارتن¬ها (جعبه¬های) شیر مورد استفاده قرار می¬گیرند معمولاً پلی¬اتیلن پرچگالی (HDPE) می¬باشند. بطری¬های مورد استفاده برای شامپوها و یا مواد شوینده معمولاً از پلی¬وینیل¬کلرید (PVC) ساخته می¬شوند. کیسه¬های پلاستیکی و برخی از پوشش-های پلاستیکی اغلب از پلی¬اتیلن کم‌چگالی (LPDE) ساخته شده¬اند.
در این آزمایش، ما برخی از پلاستیک¬های معمول را بررسی کرده و چندین آزمون بر روی آن¬ها انجام داده¬ایم. نمودار مراحل آزمایش در زیر آورده شده است:


کاربردها ساختار شیمیایی نماد
بطری¬های نوشابه، بطری¬های دهان¬شویه، ظروف کره بادام-زمینی و چاشنی و ادویه سالاد
پلی¬اتیلن¬ترفتالات
ظروف شیر، آب و آب¬میوه، اسباب¬بازی¬ها، کیسه¬های مواد غذایی، بطری¬های مواد شوینده مایع
پلی¬اتیلن پرچگالی
بسته¬بندی¬های شفاف مواد غذایی، بطری¬های شامپو
پلی¬وینیل¬کلرید
کیسه¬های نان، کیسه¬های موادغذایی منجمد، کیسه¬های موادغذایی
پلی¬اتیلن کم‌چگالی
بطری¬های سس، ظروف ماست، ظروف مارگارین (کره نباتی)، و بطری¬های دارو
پلی¬پروپیلن
پوشش لوح فشرده، فنجان¬های قهوه، لوازم سفره (چاقو، قاشق و چنگال)، سینی¬های کافه¬تریا، کیسه¬های مواد غذایی، سینی گوشت، و ظروف ساندویچ و مواد غذایی آماده
پلی¬استایرن
شکل 1. بسپارهای متداول، ساختارها و کاربردهای بسته¬بندی آن¬ها. (منبع:
Hands On Plastics: A Scientific Investigation Kit, American Plastics Council and National Middle Level Science Teachers Association).
مواد مورد نیاز
نمونه ای از دانه¬های پلاستیک در ویال¬های شماره¬گذاری¬شده از 1 تا 6.
2 نمونه پلاستیک مجهول (ناشناخته) (در ویال¬های شماره¬گذاری¬شده از 7 تا 12)
محلول ایزوپروپیل¬الکل، CH3CHOHCH3، 5/45 % حجمی. این محلول با رقیق کردن 5/45 میلی¬لیتر ایزوپروپیل¬الکل با 100 میلی لیتر آب تهیه می¬شود. (همچنین ، با رقیق کردن 65 میلی¬لیتر ایزوپروپیل-الکل پاک¬کننده 70 % با 100 میلی¬لیتر آب)
روغنِ ذرت
سیم مسی
چوب پنبه به منظور بستن درِ لوله¬های آزمایش با قطر 18 میلی¬متر
استن
لوله¬های آزمایش، 150 × 18 میلی¬متر
همزن میله¬ای، شیشه¬ای
چراغ بونزن
بشر، 50 میلی¬لیتری
بشر، 250 میلی¬لیتری
انبرک و یا پنس
پایه حلقه و حلقه با توری سیمی
پیشگیری¬های حفاظتی
ایزوپروپیل¬الکل قابل اشتعال است و بخارات سمی دارد. در ظرف¬ها را بسته نگه دارید و هر گونه ظرف در باز نظیر یک بشر را با یک شیشه ساعت بپوشانید. از شعله¬های آتش اجتناب کنید.
استن قابل اشتعال است و بخارات سمی دارد. در ظرف¬ها را بسته نگه دارید و هر بشرِ استن را با یک شیشه ساعت بپوشانید. در یک محیط با تهویه خوب کار کنید. از شعله¬های آتش اجتناب کنید.
سیم مسی زمانی¬که در یک شعله گرم می¬شود، داغ خواهد شد. سیم را با یک انبرک و یا پنس نگه دارید تا از سوختگی جلوگیری شود.
انهدام
دور ریختن ضایعات الکل و استون با توجه به مقررات محلی.
روغن ذرت اگر کثیف یا آلوده نباشد را می‌توان مجدداً مورد استفاده قرار داد. انهدام هر روغن ضایعاتی با توجه به مقررات محلی باید انجام شود.
بخش¬های ضایعاتی پلاستیک را می¬توان در سطل زباله ریخت.
سیم¬های مسی را می¬توان مجدداً مورد استفاده قرار داد.
روش تجربی
مجموعه¬ای از ویال¬ها حاوی شش نوع از دانه¬های پلاستیک بازیافتی تهیه نمایید. توجه داشته باشید که هر نوع بسپار رنگ متفاوتی دارد. این امر اجازه شناسایی چشمی ویال¬ها در این آزمایش را می-دهد. در واقعیت بسپارها ممکن است تقریباً هیچ رنگی نداشته باشند و این وابسته به رنگ اضافه شده در طول تهیه اولیه آن¬ها می¬باشد.
نمونه¬ها از دو بسپار "ناشناخته" متفاوت به¬دست آمدند. این قطعات کوچکی از بسپار خواهد بود، نه دانه¬ها.
آزمون آب
حدود 5 میلی¬لیتر آب را در لوله آزمایش بریزید.
با یکی از شش نوع دانه پلاستیکی شروع کنید. دو دانه را در لوله آزمایش حاوی آب قرار دهید. هر یک از دانه¬ها را با یک میله شیشه¬ای هم بزنید تا هرگونه حباب هوایی که به سطح دانه چسبیده است حذف شود و سعی کنید تا آن را رسوب دهید. دقت کنید که دانه¬ها رسوب می¬کنند یاشناور می¬مانند. اگر هر دو دانه به گونه¬ای مشابه رفتار نکردند، دانه سومی از همان نوع را آزمایش کنید و نتایج دو تا از دانه¬هایی که به گونه یکسانی رفتار کردند را استفاده کنید. دانه¬ها را خارج کرده، آن¬ها را خشک کنید و برای استفاده¬های بعدی نگه دارید.
آزمون آب را برای هر یک از نمونه بسپار¬های باقی¬مانده و با تکه¬های کوچکی از دو نمونه مجهول تکرار کنید.
نمونه¬هایی که در آب فرو رفتند را برای آزمون سیم مسی نگه دارید. نمونه¬هایی که شناور شدند را برای آزمون ایزوپروپیل¬الکل استفاده نمایید.
آزمون ایزوپروپیل¬الکل
حدود 5 میلی¬لیتر محلول ایزوپروپیل¬الکل را در یک لوله آزمایش بریزید.
یکی از بسپار¬هایی که در آب شناور شد را استفاده کنید، دو دانه را به لوله آزمایش حاوی محلول الکلی اضافه کنید. هر یک از دانه¬ها را با یک میله شیشه¬ای هم بزنید تا هر گونه حباب هوایی که به سطح دانه چسبیده است حذف شود و سعی کنید تا آن را رسوب دهید. دقت کنید که دانه¬ها رسوب می¬کنند یاشناور می¬مانند. اگر هر دو دانه به گونه¬ای مشابه رفتار نکردند، دانه سومی از همان نوع را آزمایش کنید و نتایج دو تا از دانه¬هایی که به گونه یکسانی رفتار کردند را استفاده کنید. دانه¬ها را خارج کرده، آن¬ها را خشک کنید و برای استفاده¬های بعدی نگه دارید.
آزمون ایزوپروپیل¬الکل را برای هر یک از نمونه بسپار¬های باقی¬مانده ومجهول که در آب شناور ماندند تکرار کنید.
آزمون روغن
حدود 5 میلی¬لیتر از روغن ذرت را در یک لوله آزمایش بریزید.
یکی از بسپار¬هایی که در ایزوپروپیل¬الکل شناور شد را استفاده کنید، دو دانه را به لوله آزمایش حاوی محلول الکلی اضافه کنید. هر یک از دانه¬ها را با یک میله شیشه¬ای هم بزنید تا هر گونه حباب هوایی که به سطح دانه چسبیده است حذف شود و سعی کنید تا آن را رسوب دهید. دقت کنید که دانه¬ها رسوب می¬کنند یاشناور می¬مانند. اگر هر دو دانه به گونه¬ای مشابه رفتار نکردند، دانه سومی از همان نوع را آزمایش کنید و نتایج دو تا از دانه¬هایی که به گونه یکسانی رفتار کردند را استفاده کنید. دانه¬ها را خارج کرده، آن¬ها را خشک کنید و برای استفاده¬های بعدی نگه دارید.
آزمون روغن را برای هر یک از نمونه بسپار¬های باقی¬مانده و مجهول که در ایزوپروپیل¬الکل شناور ماندند تکرار کنید.
چگالی (گرم/میلی¬لیتر) ماده
0/1 آب
39/1-38/1 PETE
97/0-95/0 HDPE
35/1-16/1 PVC
94/0-92/0 LDPE
91/0-90/0 PP
07/1-05/1 PS
جدول 2. چگالی¬های آب و بسپارها
آزمون سیم مسی
در این آزمون نمونه¬های پلاستیکی که در آب ته¬نشین شدند مورد استفاده قرار می¬گیرند. (آن¬ها چگالی بیشتری نسبت به آب دارند.)
یک تکه سیم مسی با طولی حدود 5 سانتی¬متر تهیه نمایید. یک انتهای سیم را با فشار در یک چوب پنبه کوچک قرار دهید. (چوب پنبه به عنوان یک دسته مورد استفاده قرار می¬گیرد، بنابراین شما یک سیم داغ را لمس نمی¬کنید.)
یکی از دانه¬ها و یا نمونه¬های پلاستیکی را در نزدیکی چراغ بونزن قرار دهید. این نمونه¬ای است که شماآزمایش خواهید کرد.
انتهای آزاد سیم مسی را بر روی شعله چراغ نگه دارید تا زمانی¬که از گرما قرمز رنگ شود و شعله دیگر به رنگ سبز نباشد.
سیم را از شعله دور کنید و سیم داغ را به دانه¬های پلاستیکی و یا نمونه¬ای که می¬خواهید آزمایش کنید بچسبانید. مقدار کمی از پلاستیک باید بر روی سیم ذوب شود. اگر سیم به نمونه پلاستیکی چسبید، از یک جفت انبرک استفاده کرده و آن را جدا کنید. (شما نمی¬خواهید تکه بزرگی از پلاستیک را بسوزانید.)
انتهای سیم، با مقدار کمی پلاستیک بر روی آن، را روی شعله بگیرید. شما باید شعله¬ور شدن اندکِ از یک شعله درخشان را ببینید (رنگ نارنجی متمایل به زرد). اگر شعله به رنگ سبز تغییر کرد، پس نمونه حاوی کلر است.
این آزمایش را برای هر یک از نمونه¬های باقی¬مانده از پلاستیک¬هایی که در آب ته¬نشین شدند تکرار کنید.
آزمون استن
شما باید یک بشر از استن را در زیر هواکش قرار دهید. اگر نه، حدود 10 میلی¬لیتر استن را در یک بشر 50 میلی¬لیتری بریزید. برای به حداقل رساندن بخارها در اتاق، در زیر یک مکنده گاز کار کنید.
برای این آزمون، نمونه¬هایی از پلاستیک¬هایی که شعله سبز رنگ نمی دهند را استفاده کنید.
با استفاده از انبرک، یک دانه پلاستیکی را به مدت 20 ثانیه در استن قرار دهید. دانه را خارج کرده و آن را بین انگشتان دست خود بصورتی محکم و پایدار فشار دهید. در صورتی که نمونه بسپاری نرم و چسبنده باشد یک واکنش مؤثر (مثبت) رخ داده است. نمونه را با ناخن خود خراش دهید تا ببینید که آیا لایه بیرونی نرم شده است.
اگر نمونه واکنش مثبتی داشت، آن را به عنوان نتیجه¬ای از این آزمایش در سطل زباله اندازید.
این آزمایش را برای هر یک از نمونه¬های باقی¬مانده از پلاستیکی که شعله سبز رنگی نمی دهند تکرار کنید.
آزمون گرما
حدود 100 میلی¬لیتر آب را در یک بشر 250 میلی¬لیتری بریزید و حرارت دهید تا به جوش آید.
برای این آزمون، از نمونه¬های پلاستیکی که آزمون استن مثبتی نداشتند استفاده کنید.
با استفاده از انبرک، یک دانه پلاستیکی را به مدت 30 ثانیه در آب جوش نگه دارید. دانه را خارج کرده و آن را بین انگشتان دست خود فشار دهید تا ببینید آیا نرم شده است یا خیر. اگر نمونه بسپاری نرم شده باشد یک واکنش مثبت رخ داده است.
اگر نمونه یک واکنش مثبت داشت، آن را به عنوان نتیجه¬ای از این آزمایش در سطل زباله اندازید.
این آزمایش را برای هر یک از نمونه¬های باقی¬مانده از پلاستیکی که آزمون استن مثبتی نداشت تکرار کنید.
پاک¬سازی
همه بسپار¬های پلاستیکی را در ظروف مناسب خود بازیافت کنید.
همه حلال¬های مایع را برای استفاده مجدد از دور ریز آن¬ها با توجه به مقررات محلی برگردانید. (مربی، شما را در این مورد راهنمایی می¬کند.)
مرجع
این آزمایش نمونه اصلاحی آزمایشگاه شناسایی پلاستیک¬ها می¬باشد،
Hands On Plastics: A Scientific Investigation Kit, American Plastics Council and National Middle Level Science Teachers Association.
نام تاریخ

شناسایی بسپارها
برگه گزارش

1. نتایج آزمون آب
دانه¬های پلاستیک معلوم پلاستیک مجهول


2. نتایج آزمون استن
دانه¬های پلاستیک معلوم پلاستیک مجهول


3. نتایج آزمون روغن
دانه¬های پلاستیک معلوم پلاستیک مجهول


4. نتایج آزمون سیم مسی
دانه¬های پلاستیک معلوم پلاستیک مجهول


5. نتایج آزمون استن
دانه¬های پلاستیک معلوم پلاستیک مجهول


6. نتایج آزمون گرما
دانه¬های پلاستیک معلوم پلاستیک مجهول


7. شناسایی پلاستیک¬های مجهول
پلاستیک¬های مجهول عبارتند از .................................................................................................

1998 by David A. Katz. All rights reserved

David A. Katz
Chemist, Educator, Science Communicator, and Consultant
133 N. Desert Stream Dr., Tucson, AZ 85745-2277 US