Перелiк основних термiнiв,параметрiв,якi повинен засвоїти студент при пiдготовці до заняття.

4.2. Теоретичні питання до заняття:

1. Від яких факторів залежать властивості фарфору?

2. Які позитивні властивості ситалів?

3. Які основні недоліки ситалів?

4. З яких основних компонентів складається фарфорова маса?

5. Види кристалічних фаз ситалів?

6. Які основні структурні елементи фарфору?

7. Які основні фактори впливають на якість відливання протезів з ситалів?

8. Як класифікуються порцелянові матеріали в залежності від температури плавлення?

9. Як класифікуються порцелянові маси за В. I. Crispin?

10. Які основні фактори визначають залежність в'язкості від температури в ситалах?

11. Від чого залежить оптичний ефект фарфору?

12. Які способи зменшення газових пор існують при випалюванні фарфору?

13. Який найбільш поширений спосіб випалювання фарфору?

14. Що є причиною усадки фарфорових мас при випалюванні?

15. Що таке напрямок усадки?

16. Які основні показники міцності фарфору?

17. Який метод конденсації фарфору вважається кращим?

18. Які технологічні умови впливають на показники міцності?

19. Для чого фарфорові маси є вихідним матеріалом за своїм призначенням?

20. Які основні фарфорові маси випускає промисловість?

4.3. Практичні завдання, які виконуються на занятті:

1. Характеристика компонентів фарфорової маси;

2. Аналіз основних фізичних властивостей стоматологічного фарфору;

3. Обговорення переваг оптичних властивостей фарфору;

4. Обговорення способів зменшення газових пор при випалюванні фарфору і міцності фарфору в залежності від властивостів компонентів;

5. Вплив порушення (зміни) технології випалювання на міцність фарфору;

6. Розглянути основні фізико-механічні властивості ситалів і фактори, які впливають на їх зміни;

7. Сформулювання основних технологічних етапів при виготовленні зубних протезів з біологічно інертних ситалів;

8. Ознайомлення з областю застосування стоматологічних фарфорових мас в ортопедичної стоматології.

5. Зміст теми:

• Фарфор -керамічний продукт, що отримується в результаті випалу порцелянової маси, приготовленої з основних компонентів - каоліну, польового шпату, кварцу і барвників.

Властивості фарфору залежать від багатьох факторів. Головні з них - хімічний склад компонентів, ступінь їх роздрібнення (дисперсність), температура і тривалість випалювання. Фарфор відноситься до групи матеріалів, що представляють собою суміш, яка містить глинисті речовини (слово «керамічний» походить від грец. «Керамос»-горшкова глина). У цій суміші каолін як глинистий матеріал грає головну роль сполучної речовини, скріпляє частки наповнювача-кварца. Обидва ці речовини утворюють тверду основу фарфора, окремі зерна якого цементуються під час випалу третім елементом - полевим шпатом.

Сучасний стоматологічний фарфор є результатом вдосконалення твердого, тобто побутового декоративного фарфору.

За хімічним складом стоматологічні фарфорові маси стоять між твердим фарфором і звичайним склом.

За своїм призначенням фарфорові маси є вихідним матеріалом для:

1. Заводського виготовлення стандартних штучних зубів;

2. Заводського виготовлення стандартних порцелянових коронок і заготовок для порцелянових вкладок;

3. Індивідуального виготовлення фарфорових коронок в умовах зуботехнічної лабораторії;

4. Індивідуального виготовлення вкладок в умовах зуботехнічної лабораторії;

5. Облицювання суцільнолитих каркасів металевих незнімних зубних протезів (коронок, мостоподібних протезів).

Класифiкацiя фарфорових мас

Фарфорові матерiали, що застосовуються у стоматологiчнiй практицi, залежно вiд температури плавлення класифiкують як:

· Тугоплавкi (1300-1370 С)

· Середньоплавкi (1100-1260 С)

· Легкоплавкi (860-1070 С).

Як правило, тугоплавкi порцеляновi маси застосовуються для промислового виготовлення штучних зубiв, що використовуються у знiмному протезуваннi, середньоплавкi та легкоплавкi – для модельного вiдновлення анатомiчноi форми зубiв у металокерамiчному незнiмному протезуваннi.

Однак широка розноманiтнiсть розроблених керамiчних систем для зубопротезного виробництва досi не має чiткої класифiкацii.

На наш погляд, найоптимальнiша класифiкацiя належить В.I.Crispin (1998), де вiн розрiзняє:

· Типовi керамiки та їх склодовi (алюмiнiєва оксидна, польовошпатна порцеляна, склокерамiка, ситали для покриттiв iз барвниками);

· За способом застосування (порцеляна для облицювання металевого каркаса в незнiмному протезуваннi, металокерамiчних вкладок);

· За методом виготовлення протеза (суцiльнолита керамiка з подальшою корекцiєю морфологiчноi структури протеза i кольору, фрезерована керамiка на керованому комп’ютером обчислювальному центрi).

Характеристика компонентів фарфорових мас

Каолін-біла глина, яка міститься у фарфоровій масі від 3 до 65%. При цьому чим більше в суміші каоліну, тим менше прозорість і тим вища температура випалу фарфорової маси. Основною частиною каоліну (99%) є алюмосилікат - каолініт (Al2O3 x 2SiO2 x 2H2O). Температура його плавлення 1880 С. Каолін впливає на механічну міцність і термічну стійкість фарфору.

Польовий шпат - це безводні алюмосилікати калію, натрію або кальцію. Температура плавлення його дорівнює 1180-1200 С. При високій температурі польовий шпат забезпечує розвиток склоподібної фази, у якій розчиняються інші компоненти (кварц, каолін). Склоподібні фази надають пластичність масі під час випалення і зв'язують складові частини. Польовий шпат створює блискучу глазуровану поверхню зубів після випалу. При розплавленні він перетворюється на в'язку аморфну склоподібну масу. Чим більше в суміші польового шпату (і кварцу), тим прозоріше порцелянова маса після випалу.

При випалюванні фарфорової маси польовий шпат як більш легкоплавкий компонент, знижує температуру плавлення суміші. У зв'язку з цим його розглядають в ролі флюсу. Склад польового шпату у фарфоровій суміші досягає 60-70%. Польовий шпат, частіше калієвий, називають мікрокліном або ортоклазом - залежно від структури. Ортоклаз (K2O x Al2O3 x 6SiO2) - основний матеріал для отримання стоматологічної порцелянової маси. Натрієвий польовий шпат називається альбітом, кальцієвий - анортітом.

Кварц (SiO2) - мінерал, ангідрид кремнієвої кислоти. Кварц тугоплавкий, температура його плавлення становить 1710 С. Він зміцнює керамічний виріб, надає йому велику твердість і хімічну стійкість. Кварц зменшує усадку і знімає крихкість виробу. Твердість кварцу за шкалою Мооса дорівнює 7. У процесі випалу кварц збільшує в'язкість розплавленого польового шпату. При температурі 870-1470 С, кварц збільшується в об'ємі на 15, 7%, в результаті чого знижується усадка порцелянової маси. До складу порцелянової маси для виготовлення зубів кварц вводять в кількості 25-31%.

Барвники забарвлюють порцелянові маси в різні кольори, властиві природним зубам. Зазвичай барвниками є оксиди металів.

ОСНОВНІ ВЛАСТИВОСТІ СТОМАТОЛОГІЧНОГО ФАРФОРУ

Стоматологічний фарфор має високу хімічну стабільність і прекрасні естетичні властивості, які з часом не погіршуються. Теплопровідність і коефіцієнт термічного розширення стоматологічного фарфору співпадають з аналогічними характеристиками дентину і емалі, тому якщо краї реставрації добре прилягають, то проблеми, пов'язані з появою крайової проникності, будуть мінімальними.

За фізичними властивостями стоматологічні фарфори близькі до скла, структура їх ізотропна. Вони є переохолодженими рідинами і внаслідок високої в'язкості можуть зберігати склоподібний ізотропний стан при охолодженні без помітної кристалізації.

Стоматологічні фарфори можуть переходити при розм'якшенні або затвердінні з твердого в рідкий стан (і назад) без утворення нової фази.

Скло не має власної темпеатури плавлення, а характеризуються інтервалом розм'якшення. Фарфор утворюється в результаті складного фізико-хімічного процесу взаємодії компонентів фарфорової маси при високій температурі.

Численними мікроскопічними дослідженнями встановлені наступні основні структурні елементи фарфору:

1) скловидна ізотропна маса, що складається з полевошпатного скла з різною мірою насичення (Al2O3, SiO2);

2) оплавлені частинки кварцу, що не розчинилися в склі;

3) кристали муліта 3Al2O3 x 2SiO2, розподілені в розплаві кремнеземполевошпатного скла;

4) пори.

Скловидна ізотропна маса в сучасних стоматологічних фарфорах складає їх основну масу. Вона обумовлює його якості і властивості. Кількість склофази зростає при підвищенні температури плавлення і збільшення часу розплавлення. Співвідношення кристалічної і скловидної фаз визначає фізичні властивості фарфору. Зміст склофази у фарфорових масах забезпечує їх блиск і прозорість. Завищена температура обпікання призводить до появи на поверхні виробу надмірного блиску і дрібних бульбашок.

При надмірному збільшенні склофази міцність фарфору зменшується. Частки кварцу, що не розчинилися в полевошпатному склі, разом з кристалами муліта і глинозему утворюю скелет фарфору. Важливим чинником в будові фарфора є пори. Найбільшу пористість (35-45%) матеріал має перед початком спікання.

У міру утворення скловидної фази пористість знижується. При цьому підвищується щільність матеріалу і, відповідно, скорочуються розміри виробу. Повному знищенню пор заважають бульбашки газів, що знаходяться в них і утворюються в результаті фізико-хімічної взаємодії окремих компонентів маси. Висока в'язкість полевошпатного скла заважає видаленню газових бульбашок з фарфорового матеріалу, чим і обумовлюється утворення закритих пор.

При виготовленні коронок, вкладок, мостовидних протезів фарфоровий порошок змішують з дистильованою водою до консистенції густої кашки. Фарфорову кашку наносять на матрицю, приготовану з платинової фольги, або на вогнетривку модель для приготування вкладок або безпосередньо на метал при облицюванні фарфором металевих незнімних протезів. Кашку ретельно конденсують, надлишок води видаляють фільтрувальним папером. Після цього виріб встановлюють на керамічний піднос і підсушують у вхідному отворі вакуумної печі. Потім протез, який обпікали вводять в піч і проводять випалювання згідно з режимом, рекомендованому виробником фарфорового матеріалу.

Оптичні властивості фарфору є одними з головних переваг штучних зубів. Коронка природного зуба просвічується, але не така прозора, як скло. Це пояснюється тим, що разом з абсорбцією світла прозорість виражається співвідношенням дифузнорозсіяного світла і світла, що проходить. Світло, що складається з хвиль різної довжини, потрапляючи на поверхню зуба, може поглинатися, відбиватися і заломлюватися.

Оптичний ефект фарфору близький до такого у природних зубах в тих випадках, коли вдається знайти правильне співвідношення між склофазою і замутнювачами фарфору. Зазвичай цьому заважає велика кількість повітряних пор і замутнююча дія кристалів. Зменшення кристалічних включень призводить до підвищення деформацій виробу під час випалювання і пониження міцності фарфору. Такий шлях підвищення прозорості має певну межу.

Другий шлях збільшення прозорості стоматологічного фарфору полягає в зменшенні розміру і кількості газових пор. До випалювання сумарний об'єм включень сконденсованої фарфорової кашки складає 20-45%.

Для зменшення газових пор запропоновано 4 способи:

1) обпалювання фарфору у вакуумі - при цьому способі повітря видаляється раніше, ніж воно встигне затриматися в розплавленій масі;

2) обпалювання фарфору в дифузному газі (водень, гелій), коли звичайну атмосферу печі заповнюють здатним до дифузії газом; під час випалювання повітря виходить з проміжків і щілин фарфору (метод непридатний на практиці)

3) обпалювання фарфору під тиском 10 атм. Якщо розплавлений фарфор охолоджувати під тиском, то повітряні бульбашки можуть зменшуватися в об'ємі, і їх світлозаломлююча дія значно слабшає. Тиск підтримують до повного охолодження фарфору. Цей спосіб ще застосовують на деяких заводах для виробництва штучних зубів. Недолік методу полягає в неможливості повторного розігрівання і глазуруванні під атмосферним тиском, оскільки бульбашки газу відновлюються при цьому до первинних розмірів;

4) при атмосферному обпалюванні для підвищення прозорості фарфору використовується крупнозернистий матеріал. При випалюванні такого фарфору утворюються більші пори, але кількість їх значно менша, ніж у дрібнозернистих матеріалів.

З вказаних 4 способів найбільшого поширення набуло вакуумне обпалювання, яке застосовується нині як для виготовлення протезів в зуботехнічних лабораторіях, так і на заводах при виробництві штучних зубів. Фарфор, що обпалюється у вакуумі, має в 60 разів менше пор, ніж при атмосферному випалюванні.

При випалюванні фарфорових мас усадка складає 20-40%. Причинами такої усадки є:

- недостатнє ущільнення (конденсація) частинок керамічної маси;

- втрата рідини, необхідної для приготування фарфорової кашки;

- вигорання органічних добавок (декстрин, цукор, крохмаль, аніпінові барвники)

Міцність фарфору залежить від рецептури (складу компонентів) фарфорової маси і технології виробництва. Основними показниками міцності являються:

- - міцність при розтягуванні;

- - міцність при зжиманні(4600-8000 кг/см2);

- - міцність при вигині (447-625 кг/см2).

Великий вплив на міцність чинить метод конденсації частинок фарфору. Існує 4 методи конденсації:

- - електрохімічною вібрацією;

- - колонковою кистю;

- - метод гравітації (без конденсації);

- - рифленим інструментом.

Більшість дослідників вважають, що найкращого ущільнення фарфорової маси можна досягти рифленим інструментом з наступним застосуванням тиску під фільтрувальним папером при відсмоктуванні рідини.

Серед технологічних умов, які істотно впливають на показники міцності, необхідно відмітити наступні:

- необхідне ущільнення матеріалу, тобто конденсація частинок фарфору;

- гарне просушування маси перед випалюванням;

- оптимальна (як правило, не більше 3-4) кількість обпалювань;

- проведення випалювання при адекватній для даної маси температурі;

- час випалення;

- спосіб застосування вакууму при випалюванні;

- глазурування поверхні протеза.

Прокоментуємо залежність міцності фарфору від зміни (порушення) технології обпікання:

1) початок обпікання повинен співпадати з початком розрядки атмосфери робочої камери печі;

2) досягши оптимальної температури випалювання має бути досягнутий повний вакуум;

3) збільшення кількості випалювань знижує міцність фарфору;

4) випалювання при температурі, що перевищує оптимальну, зменшує міцність через нестачу кількості склофази;

5) випалювання при температурі нижче оптимальної для данної маси знижує міцність через надмірне збільшення склофазы;

6) час випалювання у вакуумі досягши оптимальної температури не перевищує 2 хв.(при збільшенні часу витримки під вакуумом навіть при оптимальній температурі міцність фарфору зменшується).

Кращі сорти стоматологічного фарфору при дотриманні оптимальних режимів виготовлення виробів мають міцність при вигині 600-700 кг/см2. Подібна міцність стоматологічного матеріалу є недостатньою.

ЗАСТОСУВАННЯ ФАРФОРОВИХ МАС