V_S_Bulgakov_-_konspekty_i_lektsii

калиевое полевошпатное стекло. Каолин и кварц взаимодействуют с расплавом полевого шпата, образуя кристаллы муллита, пронизывающие массу фарфора. Частицы кварца оплавляются, теряют игольчатую форму и переходят в состав стекла.

Основными структурными элементами фарфора являются:

1)стекловидная изотропная масса, состоящая из полевошпатного стекла с различной степенью насыщения (А12О3; 512О);

2)нерастворившиеся в стекле оплавленные частицы кварца;

3)кристаллы муллита (ЗА12О3* 2312О,), распределенные в расплаве кремнезем-полевошпатного стекла;

4)поры.

Стекловидная изотропная масса, являясь основным элементом в современных стоматологических фарфорах, обусловливает их качества и свойства. Количество стеклофазы возрастает при повышении температуры плавления и времени плавки. Соотношение кристаллической и стекловидной фаз определяет физические свойства фарфора. Наличие стеклофазы в фарфоровой массе обеспечивает ей блеск и прозрачность. Завышенная температура обжига приводит к появлению на поверхности чрезмерного блеска и мелких пузырьков. Увеличение содержания стеклофазы приводит к уменьшению прочности фарфора.

Важную роль в строении фарфора играют поры. Наибольшую пористость (35–45%) материал

81

имеет перед началом спекания. По мере образования стекловидной фазы пористость фарфора снижается, повышается прочность и уменьшаются размеры изделия. Полному уничтожению пор мешают заключенные в них пузырьки газов, образующихся в результате взаимодействия компонентов фарфоровой массы. Высокая вязкость полевошпатного стекла мешает удалению газовых пузырьков, что и обусловливает образование закрытых пор.

Оптические свойства фарфора

Оптические свойства фарфора являются одним из важнейших его достоинств. Коронка естественного зуба просвечивается, но не прозрачна, как стекло, поскольку наряду с абсорбцией света прозрачность определяется также соотношением диффузно рассеянного и проходящего света. Свет, состоящий из волн разной длины, попадая на поверхность зуба, может поглощаться, отражаться и преломляться. Короткие волны (менее 400 нм) отражаются от эмали режущего края зуба, создавая голубоватый оттенок. Длинные волны, проходя через серединную часть зуба, содержащую основную массу твердых тканей, отражаясь и преломляясь, образуют множество цветовых оттенков от желто-оранжевого до голубого. Оптический эффект фарфора, схожий с естественным, обеспечивается определенным соотношением между стеклофазой и замутнителями фарфора. Этому препятствует наличие пор и замутняющее действие кристаллов.

82

Следовательно, оптимальный оптический эффект может быть достигнут либо снижением кристаллических включений, либо уменьшением размеров и числа пор. Снижение числа кристаллических включений приводит к повышению деформации и снижению прочности фарфора, поэтому такой путь повышения прозрачности имеет определенный предел. В настоящее время существует четыре способа уменьшения числа газовых пор: обжиг фарфора в вакууме, обжиг в диффузном газе, обжиг под давлением и атмосферный обжиг. При обжиге фарфора в вакууме воздух удаляется раньше, чем он успевает задержаться в расплавленной массе. В случае обжига в диффузном газе обычную атмосферу печи заполняют способным к диффузии газом (водород, гелий) и во время обжига воздух выходит из промежутков и щелей фарфора (на практике метод непригоден). При охлаждении расплавленного фарфора под давлением 10 атм. воздушные пузырьки уменьшаются в объеме и их светопреломляющее действие ослабевает. Недостаток метода заключается в невозможности повторного разогрева и глазурования под атмосферным давлением, поскольку пузырьки газа восстанавливаются до первоначальных размеров. При атмосферном обжиге для повышения прозрачности используется крупнозернистый материал, образующий более крупные поры, но в гораздо меньших количествах, чем при применении мелкозернистых материалов. Наибольшее распространение получил вакуумный обжиг, применяющийся в

83

настоящее время как для изготовления протезов в зуботехнических лабораториях, так и для изготовления искусственных зубов. Фарфор, обжигаемый в вакууме, имеет в 60 раз меньше пор, чем при атмосферном обжиге. При обжиге фарфоровых масс происходит усадка материала, величина которой составляет 20-40%.

Причинами усадки являются:

1)недостаточное уплотнение частичек керамической массы;

2)потеря жидкости, используемой при изготовлении фарфоровой кашицы;

3)выгорание органических добавок (декстрин, сахар, крахмал, анилиновые красители).

Большое практическое значение имеет направление усадки. Усадка может быть:

1)в направлении большего тепла;

2)в направлении силы тяжести;

3)в направлении большей массы; В первом и втором случаях усадка

незначительна, поскольку в современных печах распределение тепла равномерное, а влияние силы тяжести минимально. Усадка в направлении больших масс значительно выше. Вследствие поверхностного натяжения и связей между частицами масса в расплаве стремится принять форму капли. Она подтягивается от периферических участков (шейки коронки) к центральной части коронки (большей массе фарфора), что может привести к появлению щели между искусственной фарфоровой коронкой и уступом модели препарированного зуба.

84

Прочность

Прочность фарфора зависит от состава компонентов фарфоровой массы и технологии производства. Основными показателями

прочности являются:

1)прочность при растяжении;

2)прочность при сжатии;

3)прочность при изгибе.

Прочность фарфора обусловливается явлением конденсации частичек фарфора, что может быть осуществлено с помощью:

1)электрохимической вибрации;

2)колонковой кисти;

3)метода гравитации (без конденсации);

4)рифленого инструмента.

Наилучшее уплотнение достигается при использовании рифленого инструмента с последующим давлением фильтровальной бумагой при отсасывании жидкости.

На прочность фарфоровой массы оказывают влияние следующие технологические условия:

1)необходимое уплотнение материала;

2)хорошее просушивание массы перед обжигом;

3)оптимальное (как правило, не более 3-4) количество обжигов;

4)проведение обжига при оптимальной для данной массы температуре;

5)время обжига;

6)способ применения вакуума при обжиге;

7)глазурование поверхности протеза.

85

Прочность фарфора также зависит от изменения технологии обжига:

1)начало обжига должно совпадать с началом разрежения атмосферы рабочей камеры печи;

2)по достижении оптимальной температуры обжига необходимо наличие полного вакуума в печи;

3)увеличение количества обжигов приводит

костекловыванию, что снижает прочность фарфора;

4)обжиг при температуре, превышающей оптимальную, увеличивает количество стеклофазы, что также снижает прочность;

5)время обжига по достижении оптимальной температуры не должно превышать 2 мин, поскольку при увеличении времени выдержки под вакуумом прочность фарфора снижается.

Лучшие сорта стоматологического фарфора при соблюдении оптимальных режимов изготовления имеют прочность при изгибе 600–700 кг/см2. Данная прочность стоматологического фарфора недостаточна, что обусловливает поиск

путей повышения его прочности. , Введение в стекло или фарфор кристаллических частичек высокой прочности и эластичности, имеющих одинаковый с ними коэффициент термического расширения, приводит к значительному повышению прочности. Увеличение прочности происходит пропорционально росту

коэффициент термического расширения. При охлаждении вокруг кристаллов кварца возникают зоны напряжения, хорошо заметные под поляризационным микроскопом. Трещины в фарфоре, усиленном кварцем, проходят по зонам напряжения, минуя кристаллы.

Добавление частичек алюминия, т.е. использование глиноземного фарфора, приводит к значительному увеличению механической прочности. Данный материал содержит 60% стоматологического фарфора и 40% оксида алюминия, что обусловливает снижение температуры обжига до 1050°С и увеличение прочности почти в 2 раза. Оксид алюминия и стоматологический фарфор имеют одинаковый коэффициент термического расширения, трещина в глиноземном фарфоре распространяется как через стеклянную, так и через кристаллическую фазу. Кристаллы являются потенциальными факторами, препятствующими появлению трещин.

Ситаллы, применяемые в стоматологии

Ситаллы – это стеклокристаллические материалы, получаемы* при введении в

расплавленное стекло катализаторов, в результат! чего в объеме стекла возникают центры кристаллизации, на которы: происходит рост кристаллов основной фазы. Термин «ситаллы» предложен И.И.Китайгородским и происходит от слов «стекло» и «кристалл». В зарубежной литературе подобные материалы известны как

87

«пирокерам», «витрокерам», «стекло-фарфор», «силиталь», «стеклокерамика». Изобретателем стеклокристаллического материала «пирокерама» является З.Stoокеу (США). Ситаллы применяются при протезировании первого отдела зубных рядов искусственными коронками и мостовидными протезами небольшой протяженности. К достоинствам ситаллов можно отнести высокую прочность, твердость, химическую и термическую стойкость, низкий коэффициент расширения. Недостатками ситаллов являются одноцветность массы и возможность коррекции цвета только нанесением на поверхность протеза эмалевого красителя. В составе ситаллов выделяются индивидуальные кристаллы, связанные между собой межкристаллической прослойкой. Размеры кристаллов не превышают 1 мкм, а их содержание варьирует от 20 до 70% по объему. Степень закристаллизованности и вид кристаллической фазы (кордиерит, сподумен, силикат лития) определяют основные физико-химические свойства ситаллов: прочность, упругость, хрупкость и твердость. Прочностью называется способность ситалла противостоять внешней нагрузке. Различают прочность при растяжении, сжатии, изгибе, ударе, кручении. В зависимости от состава прочность ситаллов на изгиб изменяется от 0,03 до 0,12 МПа, на сжатие – от 0,5 до 2,6 М Па. Ситаллы обладают только упругой деформацией, при этом модуль упругости составляет 40-90 МПа. Увеличение содержания щелочных металлов уменьшает значение модуля упругости, а внесение оксидов щелочноземельных металлов в свою

88

очередь приводит к его повышению. Большое влияние на упругие свойства ситаллов оказывает режим термообработки при резком охлаждении изделий из ситаллов модуль упругости понижается. Стоматологический ситалл имеет плотность 2300 кг/м\ прочность при сжатии 4000-5000 МПа, прочность при изгибе 200-300 МПа, ударную вязкость 3-4 Дж/м2, микротвердость 650-750 кг/м2 и отличается повышенной устойчивостью к коррозирующему воздействию агрессивных сред.

Металлы и сплавы являются важнейшими конструкционными материалами для изготовления зубных протезов, шин, аппаратов и имплантантов. Изучение свойств этих материалов является необходимым для прогнозирования их поведения и взаимодействия со средой полости рта и выбора оптимальных составов сплавов, удовлетворяющих комплексу физико-химических, механических и медико-биологических требований, предъявляемых к материалам в ортопедической и клинической стоматологии.

Выделяют физико-механические, химические и технологические свойства металлов и сплавов.

Наиболее распространенными понятиями и определениями свойств металлов и сплавов являются:

Прочность – это способность металлов и сплавов без разрушения сопротивляться действию внешних сил, вызывающих деформацию.

89

Упругость, или эластичность, – способность металлов и сплавов восстанавливать свою форму после прекращения действия внешних сил, вызвавших изменение его формы (деформацию).

Пластичность – это свойство металлов и сплавов деформироваться без разрушения под действием внешних сил и сохранять новую форму после прекращения их действия (т.е. пластичность

– свойство, обратное упругости).

Деформацией называется изменение размеров и формы тела под действием приложенных к нему сил.

Деформация может быть упругой и пластической (остаточной). Первая исчезает после снятия нагрузки. Она не вызывает изменений структуры, объема и свойств металлов и сплавов. Вторая не устраняется после снятия нагрузки и вызывает изменения структуры, объема, а порой и свойств металлов и сплавов.

Твердость характеризует свойства металла противостоять пластической деформации при проникновении в него другого твердого металла.

Текучесть – это способность расплавленного металла заполнять форму.

Пластическая деформация приводит к изменению физических свойств металла, а именно к: повышению электросопротивления; уменьшению плотности; изменению магнитных свойств. Все внутренние изменения, которые происходят при пластической деформации, вызывают упрочнение металла. Прочностные характеристики (временное сопротивление, предел текучести, твердость) повышаются, а

90