Тема 11: «Основы материаловедения. Керамические материалы: стоматологический фарфор, ситалл»

Современный стоматологический фарфор создан в результате совершенствования твердого, бытового, фарфора. По своему составу стоматологические фарфоровые массы стоят между твердым фарфором и стеклом.

Состав стоматологического фарфора.

1. Полевой шпат (ортоклаз) - 60-75 %, расплавленный ортоклаз отличается большой вязкостью и малой текучестью при обжиге. Температура плавления 1000 - 1300°С.

2. Кварц (15 - 20%) - с температурой плавления 1400 - 1600°С, кремневый песок тонкого помола и высокой степени чистоты.

3. Каолин (3-10 %) - гидрат кремне-калиевого глинозема. Чистый каолин при смешивании с водой образует вязкотекучее тесто и придает фарфоровой массе пластичность. Образующиеся при этом кристаллы муллита резко снижают прозрачность фарфора.

4. Плавни (флюсы) - до 25% - вещества (карбонат на­трия, карбонат кальция), понижающие температуру плавления фарфоровой массы. Температура плавления 600 - 800°С.

5. Красители - окислы металлов (двуокись титана, окиси марганца, хрома, кобальта, цинка).

При нагревании смеси первым начинается плавиться полевой шпат, как имеющий более низкую температуру плавления. При дальнейшем разогревании расплавленный полевой шпат способствует плавлению кварца и каолина, при этом каолин образует игольчатые кристаллы муллита, пронизывающие всю массу фарфора, а частицы кварца оплавляются, теряют игольчатую форму, при дальнейшем повышении температуры вся расплавленная масса становится стекловидной. Полученная масса называется фриттой. Прочность массы зависит от хорошей очистки ее от примесей и степени размельчения. Размельчают ее в порошок, который просеивается через сито, имеющее 10 тысяч отверстий в 1 см².

В фарфоровых массах, не содержащих каолина, роль пластификаторов выполняют органические вещества (декстрин, крахмал, сахар), которые полностью выгорают при обжиге.

Стоматологический фарфор классифицируется на:

- тугоплавкий (1300 - 1370°С),

- среднеплавкий (1090 - 1260°С),

- низкоплавкий (870 - 1065°С).

Плотность фарфоровых масс 2,6-2,8 г/см3, сопротивление на изгиб от 350 до 900 кгс/см², твердость 400 - 600 кгс/мм², температура плавления 900 - 1350С, коэффициент термического расширения – 7 - 9×10^-6, усадка при обжиге – 15 - 42%.

Фарфоровая масса «Гaммa» - предназначена для изготовления жакетных коронок: при температуре 1100 - 1110°С. Состоит из:

- грунтового слоя;

- дентинного слоя;

- прозрачного слоя;

- красителя.

(«Vitadur» (Германия), «Виводент»).

Керамические массы для металлокерамики.

Масса фарфоровая «МК» - предназначена для облицовки металлических каркасов на основе сплавов из неблагородных металлов при изготовлении металлокерамических протезов. Представители: «VМК» (Германия), «Vita-Omega» (Германия), «Vivоdеnt-IPS» (Германия), «Сeramiko» (США), «Excelo» (США), «Sinspar» (США), «VMK-68», «Биодент», «Дуцерам» (Германия).

Ситаллы - представляют собой стеклокристаллические материалы, состоящие из одной или нескольких кристаллических фаз, равномерно распределенных. Материал имеет мелкозернистую равномерную микроструктуру, величина кристаллов в 50 раз меньше, чем у фарфора. Их характеризует малая масса, высокая прочность, твердость, химическая и термическая стойкость, низкий температурный коэффициент расширения, индифферентность. Плотность ситаллов 2,5 - 2,7 г/см³, прочность на изгиб - от 900 до 5000 кгс/см², прочность на сжатие - от 5000 до 1500 кгс/см², коэффициент термического расширения 9 - 30×10^-6. Представители: «Сикор» (ситалл для коронок), «Симет» (для ситаллометаллических протезов), литьевой ситалл. Все они разработаны в ММСИ и Алма-Атинским медицинским институтом.

Применяются для изготовления искусственных коронок и мостовидных протезов небольшой протяженности, для замещения дефектов переднего отдела зубного ряда.

Недостатком является одноцветность массы и, возможность коррекции цвета только после нанесения на поверхность протеза эмалевого красителя.

Ситаллы в чистом виде и с добавлением гидроксиапатита (биоситаллы) применяются в качестве имплантавтов, как опора для зубных протезов, так и при альвеолопластике.

Ситалловый материал «Сикор» получают путем кристаллизации расплавленной стекломассы под действием катализаторов (окислы некоторых металлов или их коллоидные частицы). Этот материал имеет высокую прочность и относительно низкую температуру обжига - 860 - 960°С. Обжиг можно вести и на золотой фольге. Предназначен для изготовления вкладок, фасеток, коронок. Применение его для изготовления искусственных коронок позволило выявить ряд достоинств материала:

- в базисном слое коронки практически не возникают трещины, как это наблюдается в фарфоре, следовательно, отпадает необходимость в добавлении массы и дополнительном обжиге;

- при его использовании сокращается время изготовления коронки, повышается производительность труда зубного техника;

- готовое изделие отличается высокими прочностными свойствами;

- обжиг массы можно вести на золотой фольге.

Ситалловое покрытие «Симет» предназначено для облицовки каркасов цельнолитых зубных протезов, изготовленных из стоматологических сплавов металлов с КТР = (13 - 15)×10^-6К, с использованием метода послойного нанесения масс разной цветности и прозрачности (базисной, дентинной, эмалевой, стеклянной) и их; спекания в муфельной печи. Из него также можно изготавливать коронки типа жакетных и вкладки. Симет является микрокристаллическим минеральным материалом из группы лейцитовых ситаллов. Все его слои выполнены на основе стекла одного химического состава. «Симет» отличается высокой адгезией к металлическим каркасам зубных протезов, низкой температурой спекания (до 800°С) при достаточной прочности. Он химически и биологически инертен, не растворяется в ротовой жидкости и пищевых продуктах, не оказывает вредного местного и общего воздействия на ткани полости рта и организм больного, не вызывает аллергии. «Симет» легко обрабатывается при припасовке и коррекции формы и цвета, хорошо глазуруется.

Зарубежные аналоги ситаллов: «Пирокерам» (США), «Витокepaм» (Германия), «Девитрокерам» (Япония).

Технология плазменного напыления

Для повышения прочности сцепления с облицовочным покрытием и улучшения эстетического вида металлопластмассовых протезов была разработана новая технология, при которой на поверхность каркаса зубного протеза с помощью медицинской стоматологической установки плазменного напыления «Пласт» наносят ретенционный металлический пористый слой («микроперлы»).

Данная работа была начата в 1989г. при совместном участии Государственного научно-производственного предприятия «Квант» (ГНПП «Квант»), Московского медицинского стоматологического института (МГСУ), Московского радиотехнического института (МРТИ), Ижевской медицинской академии (доц. А.Н.Миронов). Работа защищена патентами РФ, осуществлено внедрение разработанного нового метола изготовления зубных протезов в ряде стоматологических учреждений г.Москвы, г. Ижевска и других регионов.

В основе работы установки лежит процесс создания на поверхности каркаса зубного протеза ретенционного металлического слоя (микроперлы) толщиной 50-70 мкм. Напыляемый материал (порошок нержавеющей стали или порошок КХС) в плазменной струе нагревается, плавится, распыляется и сформированный поток частиц направляется в сторону коронки. При ударе и деформации происходит взаимодействие частиц с поверхностью металла и формирование покрытия. Соединение напыленного покрытия с основой осуществляется за счет механического сцепления напыляемых частиц с выступами и впадинами на поверхности основы. Кроме металлического сцепления, прочность покрытия обеспечивается за счет диффузии компонентов покрытия в основной материал, сплавлением и химическим взаимодействием. Поскольку частицы напыляемого материала имеют оксидную пленку, их сцепление с поверхностью основного материала на некоторых участках осуществляется через взаимодействие оксидных пленок. В результате на поверхности коронки образовывается развитая пористая поверхность со степенью развития в 250 раз, в поры которой легко проникает облицовочный материал, образую прочное соединение. Для облицовочного покрытия могут быть использованы различные марки пластмасс и композитов (СИНМА, Изозит, Суперпонт, Геркулайт и др.)