Тема: «Общие сведения о керамических и ситалловых массах»
Керамические материалы широко применяются человечеством в повседневной жизни. Из них изготовляют посуду, детали печей. Резательные инструменты, абразивные материалы и др. В стоматологии применяют фарфор и стеклокристаллический материалы – ситаллы. Фарфор известен из глубокой давности. Он изобретен китайскими мастерами более чем 3000 лет тому назад. Фарфор сравнительно с другими материалами имеет много преимуществ. Он гигиенический, имеет гладкую и блестящую поверхность и высокие эластичные качества, достаточно крепкий, очень твердый.
В 1776 г. француз Дюшато заказал на керамической фабрике Парижа зубной протез. Его пример наследовали французские дантисты, которые начали изготовлять протезы и отдельные фарфоровые зубы. Однако через недостатки фарфора (сложность технологии изготовления, хрупкость и др.) пришлось отказаться от использования фарфора как базисного материала, но он успешно применяется для изготовления искусственных зубов, вкладок, коронок, металлокерамических мостовидных протезов.
Спрос на фарфоровые массы в последнее время значительно вырос благодаря широкому внедрению в зубопротезную технику металлокерамики – покрытие металлических протезов керамическими массами (фарфор, ситаллы).
Основные свойства стоматологического фарфора такие:
плотность = 2,5-2,8 г/см3;
НВ = 400-600 кгс/мм2;
Температура плавления = 870-13500С;
Коэффициент теплового расширения = 7,9*10-6;
Усадка во время выжигания = 16-42%.
Фарфор - керамический продукт, получаемый в результате обжига фарфоровой массы, приготовленной из основных компонентов – каолина(3-10%), полевого шпата (60-75%), кварца (15-35%) и красителей. В зависимости от назначения фарфоровой массы изменяется соотношение основных компонентов.
Фарфор относится к группе материалов, что являются смесью, что содержит глинистые вещества (слово «керамический» происходит от греч. «керамос» - глина горшка). В этой смеси каолин как глинистый материал играет главную роль связующего вещества, что скрепляет частицы наполнителя - кварца. Оба этих вещества образуют твердую основу фарфора, отдельные зерна которого цементируются во время обжига третьим элементом - полевым шпатом.
Современный стоматологический фарфор является результатом совершенствования твердого, то есть бытового декоративного фарфора.
По химическому составу стоматологические фарфоровые массы стоят между твердым фарфором и обычным стеклом.
По своему назначению фарфоровые массы являются исходным материалом для:
заводского изготовление стандартных искусственных зубов;
заводского изготовления стандартных фарфоровых коронок и заготовок для фарфоровых вкладок;
индивидуального изготовления фарфоровых коронок в условиях зуботехнической лаборатории;
индивидуального изготовления вкладок в условиях зуботехнической лаборатории;
облицовка цельнолитых каркасов металлических несъемных зубных протезов (коронок, мостовидных протезов).
Характеристика компонентов фарфоровых масс
КАОЛИН - белая или светлоокрашенная глина (основу которой составляет каолинит Al2O3*2SiO2*2H2O – алюмосиликат - каолинит, 99% ), которой содержится в фарфоровой массе от 3 до 65%. Каолин – продукт долговременного (на протяжении тысячелетий) разрушения горных пород под воздействием солнца, воды, ветра, температурных колебаний.
В чистом виде встречается редко. Содержит такие примеси, как кварцевый песок, остатки полевого шпата, окислы металлов (железа, титану и ін.0, которые предоставляют ему разные расцветки, густина=2,2-2,6г/см3, НВ (по Моосу) = 1-2, температура плавлення=1700-18000С.
Добавка 3-4% каолина делает эту массу непрозрачной, уменьшает ее текучесть, обеспечивает сохранение формы изделия во время термической обработки. При увеличении содержания каолина повышается температура обжига фарфоровой массы. Каолин оказывает влияние на механическую прочность и термическую стойкость фарфора.
Чистый каолин при смешивании с водой образует текучее тесто, которое предоставляет фарфоровой массе пластичности, а образуемый при этом мулит резко уменьшает прозрачность фарфора.
ПОЛЕВОЙ ШПАТ - это безводные алюмосиликаты калию, натрию или кальцию. Температура плавления его ровная 1180-12000С. При высокой температуре полевой шпат обеспечивает развитие стекловидной фазы, в которой растворяются и другие компоненты (кварц, каолин). Стекловидные фазы добавляют пластичность массе во время обжига и связывают составные части. Полевой шпат создает блестящую глазируемую поверхность зубов после обжига. При расплавлении он превращается в вязкую аморфную стеклоподобную массу. Чем больше в смеси полевого шпата (и кварца), тем более прозрачная фарфоровая масса после обжига.
При обжиге фарфоровой массы полевой шпат как более легкоплавкий компонент, снижает температуру плавления смеси. В связи с этим его рассматривают в роли плавня (флюса). Содержание полевого шпата в фарфоровой смеси достигает 60-70%. Чистый полевой шпат в природе встречается очень редко. Он содержит примеси железа, кальция и тому подобное.
Полевой шпат, чаще калиевый, называют микроклином или ортоклазом (K2O* Al2O3*6SiO2)- в зависимости от структуры. Ортоклаз - основной материал для получения стоматологической фарфоровой массы. Имеет кристаллическую структуру в виде призм, густота =2,5-2,8г/см3, НВ (по Моосу) = 6,5, температура плавлення=100-13000С. во время расплавления увеличивает свой объем и становится вязкой стекловидной массой, которая способствует плавлению более тугоплавких компонентов (кварца, каолина) и предоставляет смеси гомогенной структуры. Ее поверхность становится блестящей.
Натриевый полевой шпат называется альбитом (Na2O* Al2O3*6SiO2 ).
Кальциевый – анорином (Ca2O* Al2O3*H2O).
КВАРЦ - минерал, ангидрит кремниевой кислоты, один из видов кремнезема, он составляет основную массу земной коры, особенно горных пород, песков и песчаников.
Чистый кварц – горный хрусталь. Кристаллы кварца имеют форму шестигранников, многогранности, вытянутой в виде ромба. Кварц окрашен окислами металлов, может приобретать разные оттенки:
дымчатого – камень морион;
желтого – камень цитрин;
фиолетового – камень аметист.
Кварц тугоплавок, температура его плавления составляет 1710 0С, плотность 2,65 г/см3, НВ (по Моосу) = 7, в кислотах (за исключением плавиковой) и щелочах кварц не растворяется.
Он крепит керамическое изделие, добавляет ему большую твердость и химическую стойкость. Кварц уменьшает усадку и снимает хрупкость изделия. В процессе обжига кварц (кремнезем) увеличивает вязкость расплавленного полевого шпата. Однако при большом содержании кварца масса становится зернистой, а температура плавления увеличивается. При температуре 870-14700С кварц увеличивается в объеме на 15,7%, в результате чего снижается усадка фарфоровой массы та густота с 2,65 г/см3 до 2,32 г/см3. В состав фарфоровой массы для изготовления зубов кварц вводят в количестве 25-32%.
КРАСИТЕЛИ окрашивают фарфоровые массы в разные цвета, свойственные природным зубам. Обычно красителями являются окислы металлов (двуокись титана, окислы марганца, хрома, кобальта, цинка и др.).
ПЛАВНИ (флюсы) - вещества, что снижают температуру плавления фарфоровой массы (карбонат натрия, карбонат кальция и др.).
ПЛАСТИФИКАТОРИ - в фарфоровых массах, что не содержат каолин. Роль пластификаторов выполняют органические вещества (декстрин, крахмал, сахар), которые полностью выгорают при обжиге.
АНИЛИНОВЫЕ КРАСКИ - для облегчения моделирования фарфоровых зубов пороши массы подкрашивают анилиновыми красками, которые, как и органические пластификаторы, полностью выгорают при обжиге фарфора.