نخ دندان، فیلامنت نازکی است که برای برداشتن مواد غذایی و تمیز کردن دندان و لثه استفاد می‌شود. در واقع استفاده از نخ دندان سبب توقف فعالیت باکتری‌هایی می‌شود که باعث ایجاد بیماری‌های دندان و لثه می‌شود.
نخ دندان معمولا به شکل فیلامنت‌هایی است که می‌تواند به مواد شیمیایی خاصی آغشته شود در ضمن این نخ با رایحه‌های مختلفی مانند دارچین یا نعنا تولید می‌شود. نوع نواری و ضخامت این نخ‌ها به فاصله بین دندان‌ها بستگی دارد.
نخ دندان بطور معمول از یک یا دو پلیمر ساخته می‌شوند. الیاف نایلون و تفلون دو نوع عمده از الیاف نساجی هستند که برای تولید نخ دندان استفاده می‌شوند. نایلون از خانواده پلی‌آمیدها بوده و تفلون نام تجاری پلی تترا فلوئورو اتیلن می‌باشد. مواد خام دیگر مورد استفاده در نخ‌های دندان موادی هستند که جهت پوشش دادن این نخ استفاده می‌گردد. این مواد شامل واکس‌ها (چرب کننده‌ها، طعم دهنده‌ها) و مواد اولیه دیگری که براساس نظر شرکت سازنده به آن اضافه می‌شود.
نخ دندان معمولاً از پلیمرهای مصنوعی مانند نایلون (پلی‌آمید) که نخ دندان چند رشته‌ای است و تفلون (پلی تترافلوئورواتیلن – PTFE) که نخ تک رشته‌ای است، تهیه می‌شود.
نایلون (پلی‌آمید)
نایلون، به‌عنوان یک پلی‌آمید سنتزی، از فرآیند پلیمریزاسیون آمیدهای خطی و ترکیبات مرتبط با آمونیاک تولید می‌شود. این الیاف به دلیل استحکام کششی بالا، انعطاف‌پذیری مناسب و قابلیت تاب‌دهی بالا در تولید نخ دندان‌های چندرشته‌ای استفاده می‌شوند. ویژگی‌های مهندسی نایلون نظیر مدول الاستیسیته و مقاومت در برابر پارگی، آن را به گزینه‌ای مطلوب تبدیل کرده است.
پلی‌تترافلوئورواتیلن (PTFE)
PTFE یا تفلون، به دلیل ساختار مولکولی متقارن و ضریب اصطکاک پایین ، یکی از پیشرفته‌ترین مواد در تولید نخ دندان است. این الیاف تک‌رشته‌ای بوده و علاوه بر استحکام کششی عالی، مقاومت حرارتی و شیمیایی بالایی دارند. این ویژگی‌ها سبب عبور آسان نخ از میان دندان‌ها و جلوگیری از ایجاد آسیب به لثه می‌شود.
علاوه بر الیاف پایه، مواد تکمیلی از جمله موم‌های طبیعی یا مصنوعی، طعم‌دهنده‌ها، روان‌کننده‌ها و مواد ضدباکتریایی نیز در فرآیند تولید مصرف می‌شوند.
مراحل تولید:
جهت ریسندگی فیلامنت‌های نایلونی نخ دندان، چیپس‌های پلیمری ذوب شده و سپس مواد مذاب حاصله از درون ریسنده‌ها عبور می‌کند تا فیلامنت نایلون شکل بگیرد. هنگامی که نایلون سرد شد، پلیمر سخت شده و شکل نخ به خود می‌گیرد. در ادامه فرآیند تاب دادن به فیلامنت‌ها انجام می‌شود، این تاب به صورت متوسط در حدود 2.5 تا 3.5 دور در اینچ به فیلامنت‌ها اعمال می‌شود در واقع فرایند تاب دادن سبب می‌شود تا استحکام برشی و سایشی فیلامنت‌ها افزایش یابد. از آنجایی که در تولید نخ دندان میتوان از فیلامنت‌های با ضخامت متفاوت استفاده کرد، از این رو نمره نخ می‌تواند متفاوت باشد.
برای تولید نخ دندان از الیاف تفلون، ابتدا پلیمر تترا فلوئور اتیلن PTFE فرموله می‌شود سپس پلیمر به حالت مذاب خمیر شکل در می‌آید و به شکل یک رشته بلند و نازک در جهت طول کشیده می‌شود سپس پلیمر دریک یا چند جهت منبسط می‌شود. پس از تولید PTFE به دلیل اینکه استحکام کششی الیاف تولید زیاد است برخلاف نخ‌های نایلونی که از چند فیلامنت تشکیل شده است، نخ‌های تفلونی، تک فیلامنت هستند و به راحتی از هم جدا نمی‌شوند بنابراین به عملیات تاب نیاز ندارند.
فرایند پوشش‌دهی فیلامنت‌ها در حمام‌های امولسیونی اتفاق می‌افتد که در این فرآیند نخ‌ها از میان چرب‌کننده‌ها، طعم دهنده‌ها و دیگر تکمیل‌های دلخوا با سرعت ثابتی عبور می‌کند.
فرآیند تولید
تولید فیلامنت
نخ‌های چند رشته‌ای – نایلونی: در این مرحله، برای تولید نخ دندان نایلونی، چیپس‌های نایلون (پلی‌آمید) در اکسترودر ذوب شده، از اسپینرت‌ها (ریسنده‌ها) عبور داده و به فیلامنت‌های نازک تبدیل می‌شوند. در ادامه خنک شده و به‌صورت نخ در می‌آیند. این فرآیند منجر به تولید فیلامنت‌های پیوسته با ظرافت مشخص خواهد شد. در نخ‌های چندرشته‌ای، فرآیند تاب‌دهی به‌منظور افزایش استحکام کششی، کاهش احتمال پارگی و جلوگیری از جدا شدن فیلامنت‌ها از یکدیگر، به فیلامنت‌ها تابی معادل با 5/2 تا 5/3 دور در هر اینچ یا معمولاً تابی در محدوده ۸۰۰ تا ۱۲۰۰ TPI (تعداد تاب در هر متر) اعمال می‌گردد.
نخ‌های تک فیلامنت – تفلونی: در این روش، پلیمر تفلون به‌صورت خمیری اکسترود شده و در فرآیند کشش به رشته‌های بسیار نازک تبدیل می‌شود. رشته‌های تفلونی به دلیل تک رشته‌ای بودن از استحکام کششی بالا برخوردار بوده و برخلاف نخ‌های نایلونی که چندرشته‌ای هستند، به‌راحتی از هم گسسته نمی‌شوند.
پوشش‌دهی (Coating)
پوشش‌دهی یکی از مراحل حیاتی در تولید نخ دندان است. در این مرحله، نخ‌ها در حمام‌های امولسیونی از مواد روان‌کننده، موم، طعم‌دهنده‌هایی مانند نعناع یا دارچین و سایر ترکیبات پوشش داده شوند. این پوشش‌ها سبب بهبود عملکرد نخ دندان و افزایش جذابیت آن برای مصرف‌کننده و همچنین کاهش اصطکاک و بهبود قابلیت عبور نخ از فضای بین دندانی می‌شود.
بسته‌بندی
در انتهای فرآیند، نخ‌ها به اندازه‌های استاندارد برش داده و بر روی قرقره‌های کوچک پیچیده می‌شوند. بسته‌بندی شامل محافظت مکانیکی از نخ و تأمین شرایط بهداشتی مناسب است.
ویژگی‌های فنی و مهندسی شده در نخ دندان
از موارد مورد اهمیت در تولید نخ دندان، توجه به استحکام کششی بالا در نخ آنها است تا در حین استفاده پاره نشود. این ویژگی به‌ویژه در نخ‌های نایلونی و چند رشته‌ای با افزایش میزان تاب بهبود می‌یابد.
ظرافت و نمره نخ دندان در بازه 20 تا 40 دنیر می‌باشد.
انعطاف‌پذیری نخ دندان یکی از فاکتورهای کلیدی در کاهش آسیب رسانی به لثه است. نخ‌های تفلون به دلیل ساختار غیرقطبی، از انعطاف‌پذیری بالاتری نسبت به نخ نایلونی برخوردار است.
اهمیت خواص سطحی نخ‌ها در رفتار آنها در مجاورت با لثه بسیار مهم است. پوشش‌های مومی روی نخ دندان، سبب کاهش ضریب اصطکاک نخ با لثه خواهد شد.
روش‌های افزایش استحکام و مقاومت نخ دندان‌های نایلون و تفلون در برابر پارگی
به‌طور کلی با انتخاب مواد اولیه با کیفیت، اصلاح فرایند تولید فیلامنت، میزان اعمال تاب و انجام مراحل تکمیل، میتوان به افزایش کیفیت نخ دندان‌های تولید شده کمک کرد. در ادامه به بررسی بیشتر این موارد اشاره شده است:
انتخاب مواد اولیه باکیفیت
با استفاده از پلیمرهای خالص با وزن مولکولی بالا در استفاده از نایلون (مثل نایلون 6.10 یا نایلون 6.12) و همچنین استفاده از پلیمرهای تفلون با توزیع یکنواخت‌تر زنجیره‌های مولکولی، میتوان منجر به افزایش استحکام، مقاومت در برابر پارگی و بهبود خواص مکانیکی در نخ دندان‌ها شد.
با افزودن نانوذرات کربن یا الیاف تقویت کننده به ترکیبات پایه، میتوان استحکم را به میزان قابل توجهی افزایش داد.
با استفاده از پایدار کننده‌های حرارتی و نوری میتوان کریستالیته در نخ نایلون را بهبود بخشید.
اصلاح فرآیند اکستروژن و تولید فیلامنت
به طور کلی با تنظیم دقیق دما میتوان توزیع یکنواختی برای زنجیرهای پلیمری ایجاد کرده و نقاط ضعف را در ساختار کاهش داد. همچنین از آنجایی که سرعت اکستروژن در فرایند ریسندگی تاثیر مستقیمی بر تراکم و استحکام فیلامنت دارد، افزایش سرعت کشش در محدوده و بازه مناسب، می‌تواند منجر به ایجاد ساختارهای مولکولی بهتری گردد.
افزایش مقدار کشیدگی فیلامنت پس از مرحله اکستروژن، سبب آرایش یافتگی بیشتر زنجیره‌های پلیمری در راستای محور فیلامنت شده که این سبب افزایش مقاومت کششی در آن می‌شود. همچنین برای فیلامنت تفلون، کشش در دمای بالا سبب آرایش یافتگی بیشتر آن شده که منجر به بهبود مقاومت مکانیکی آن می‌شود.
تاب‌دهی و آرایش ساختاری
با افزایش مقدار تاب (TPI یا Twist per Inch) در نخ‌های نایلونی و چند رشته‌ای، میتوان استحکام مجموعه نخ‌ها را بهبود بخشیده و مقاومت در برابر پارگی را افزایش داد. برای نخ‌های تفلون نیز افزودن تاب به صورت محدود می‌تواند به پایداری بیشتر این تک فیلامنت کمک کند. با این حال به دلیل ساختار تک رشته‌ای تفلون، معمولاً تاب کمتری در مقایسه با نخ نایلونی به آن اعمال می‌شود.
با استفاده از الیاف چند لایه یا ترکیب الیاف نایلون با مواد مقاوم‌تر مانند پلی‌استر یا الیاف شیشه در لایه‌های داخلی یا خارجی نخ دندان، میتوان ساختار چند لایه ایجاد کرد و استحکام کلی نخ دندان را افزایش داد.
انجام فرایندهای تکمیل مناسب
به منظور افزایش مقاومت در نخ دندان تولید شده، میتوان با اعمال پوشش‌هایی مانند موم صنعتی تقویت شده یا سیلیکون به نخ، علاوه بر بهبود خاصیت لغزندگی، به محافظت نخ در برابر آسیب‌های مکانیکی کمک کرد. همچنین استفاده از مواد پوششی حاوی نانو ذرات تقویت کننده می‌تواند سبب افزایش مقاومت مکانیکی سطح نخ شود.
فرآیند Heat setting کنترل شده در دماهای خاص و بسته به نوع پلیمر، سبب تثبیت ساختار کریستالی و بهبود خواص مکانیکی خواهد شد که این فرآیند برای نایلون و تفلون جداگانه و با توجه به دمای ذوب آنها انجام می‌گیرد.
استفاده از تکنولوژی‌های جدید و پیشرفته
تولید فیلامنت‌های نایلونی یا تفلون با استفاده از الکتروریسی می‌تواند الیاف فوق‌العاده ظریف با خواص مکانیکی تقویت شده ایجاد کند.
با الهام گیری از ساختار الیاف طبیعی مانند ابریشم یا تار عنکبوت و استفاده از مهندسی زیستی، میتوان به بهبود آرایش ساختاری و استحکام نخ کمک کرد.
با ترکیب مواد نایلونی یا تفلون با الیاف دیگر به روش الیاف کامپوزیتی با تزریق حرارتی، میتوان سبب افزایش مقاومت در برابر پارگی و استحکام نخ دندان تولید شده، شد.
امروزه تولید نخ دندان، ترکیبی از علم مواد، فرآیندهای پیشرفته نساجی و تکمیل نهایی محصول است. استفاده از الیاف با کیفیت بالا مانند الیاف نایلون و PTFE (پلی تترافلوئورواتیلن یا تفلون) و بهره‌گیری از تکنیک‌های تکمیلی، نخ دندان را به محصولی با عملکرد بالا و ویژگی‌های مطلوب تبدیل کرده است. توسعه نخ دندان‌های جدید با تمرکز بر خواص ضدباکتریایی و سازگاری با محیط زیست از چالش‌ها و فرصت‌های آینده این صنعت محسوب می‌شود.
به طور کلی بهبود خواص مکانیکی نخ دندان از جمله استحکام، مقاومت کششی و مقومت در برابر پارگی نخ‌های نایلون و تفلون، مستلزم بهینه سازی در تمامی مراحل تولید، از انتخاب مواد اولیه تا فرآیندهای تکمیل و پوشش‌دهی است. استفاده از تکنولوژی‌های نوین مانند استفاده از نانو ذرات تقویت کننده، کنترل دقیق فرآیندهای تولید و انجام مداوم و مستمر تست کیفیت، می‌تواند به تولید نخ‌هایی با عملکرد بهتر و کاربرد گسترده‌تر در صنعت نخ دندان و سایر حوزه‌ها منجر شود.
