Тема. Основные конструкционные материалы, применяемые в ортопедической стоматологии: стоматологический фарфор, ситаллы

Цель. Изучить состав, классификацию, свойства, технологию и область применения стоматологического фарфора и ситаллов в ортопедической стоматологии.

Метод проведения. Групповое занятие.

Место проведения. Учебная аудитория, клинический кабинет, зуботехническая лаборатория, кабинет мануальных навыков, лаборатория стоматологического материаловедения.

Обеспечение

Техническое оснащение: стоматологические установки, стоматологические инструменты, стоматологические материалы, мультимедийное оборудование.

Учебные пособия: фантомы головы и челюстей, стенды, мультимедийные презентации и учебные видеофильмы.

Средства контроля: контрольные вопросы, ситуационные задачи, вопросы для тестового контроля знаний, домашнее задание.

План занятия

1. Проверка выполнения домашнего задания.

2. Теоретическая часть. Основные конструкционные материалы, применяемые в ортопедической стоматологии: стоматологический фарфор и ситаллы. Классификация стоматологического фарфора, характеристика компонентов фарфоровых масс и ситаллов. Основные свойства, технология и область применения стоматологического фарфора и ситаллов в ортопедической стоматологии. Собеседование по контрольным вопросам и задачам. Решение учебных ситуационных задач.

3. Клиническая часть. Демонстрация цельнокерамических и металлокерамических протезов в полости рта пациента и керамических материалов в виде промышленно выпускаемых образцов.

4. Лабораторная часть. Демонстрация этапов нанесения керамической массы в зуботехнической лаборатории.

5. Самостоятельная работа студентов. Определить цвет зубов по шкалам «VITA» и «3D – MASTER».

6. Разбор результатов самостоятельной работы студентов.

7. Решение контрольных ситуационных задач.

8. Тестовый контроль знаний.

9. Задание на следующее занятие.

Аннотация

К основным материалам помимо металлов и пластмасс, относятся также керамические материалы: фарфор и ситаллы.

Фарфор – продукт, получаемый в результате спекания и обжига сырьевой массы, состоящей из различных компонентов. Под действием высокой температуры отдельные ингредиенты вступают в монолитную связь. Современный стоматологический фарфор по температуре обжига классифицируется на: тугоплавкий (1300-1370°С), среднеплавкий (1090-1260°С) и низкоплавкий (870-1065°С). Тугоплавкий фарфор состоит из 81% полевого шпата, 15% кварца, 4% каолина. Среднеплавкий содержит 61% полевого шпата, 29% кварца, 10% различных легкоплавких добавок. В состав низкоплавкого фарфора входит 60% полевого шпата, 12% кварца, 28% легкоплавких добавок.

Полевой шпат является очень распространенным материалом, входящим в состав гранита и других горных пород. Температура его плавления от 1150 до 1200°С. Полевые шпаты, используемые для стоматологического фарфора, представляют собой смеси натриевого (Na2O.Al203.6Si02) и калиевого (K2O.Al203.6Si02) полевого шпата. Натриевый полевой шпат называется альбитом, калиевый – микроклином или ортоклазом. Последний – основной материал для получения стоматологической фарфоровой массы. Полевой шпат создает блестящую глазурированную поверхность зубов после обжига.

Кварц – самый распространенный минерал. По своему химическому составу он является ангиридом кремниевой кислоты. Температура плавления кварца 1800°С. При расплавлении он превращается в стекловидную массу высокой прочности. Кварц уменьшает усадку фарфоровых масс и снижает хрупкость изделия.

Каолин, или белая глина, представляет собой продукт разрушения горных пород, состоящий в основном из минерала каолинита, который является соединением алюминия и кремневой кислоты. Каолин – гидратированный алюмосиликат (Al.03.2SiO2.2H2O), который действует в качестве связки, повышая способность необожженного фарфора к моделированию. Каолин оказывает влияние на его механическую прочность и термическую стойкость.

Для окрашивания стоматологического фарфора применяют различные оксиды металлов – железа, титана, кобальта и хрома. В состав фарфоровой массы вводят легкоплавкие добавки (борная кислота, карбонат лития, окись магния, карбонат натрия и др.), которые снижают температуру плавления керамических масс. Для придания пластичности в фарфоровые массы, не содержащие каолина, вводят пластификаторы. В качестве пластификаторов используют органические вещества (декстрин, крахмал, сахар), которые полностью выгорают при обжиге.

Тугоплавкий фарфор используется для изготовления искусственных зубов для съемного протеза. Среднеплавкие и низкоплавкие фарфоры применяются для изготовления коронок, вкладок и мостовидных протезов.

Стоматологические фарфоры можно классифицировать по множеству признаков.

1. По назначению:

· только для облицовки цельнолитых каркасов металлических протезов (масса IPS-классик фирмы «Ивоклар», Лихтенштейн; массы фирмы «Вита», Германия);

· только для изготовления цельнокерамических одиночных протезов (Витадур, Витадур N, NBK 1000, OPC и его последующая модификация Оптэк; Хай-Керам и его последующие модификации);

· для облицовки цельнолитых каркасов металлических протезов и для изготовления цельнокерамических одиночных несъемных протезов (например, масса Дуцерам фирмы «Дуцера», Германия).

2. По комплектации:

· расфасованный порошок, требующий последующего замешивания с жидкостью;

· готовый к применению материал – в виде пасты, расфасованной в специальные шприцы-контейнеры.

3. По цветовой шкале: Хромаскоп, Вита-Люмин-Вакуум, Биодент.

Керамическая масса должна отвечать целому ряду требований, которые можно разделить на четыре группы: физические, биологические, технологические и эстетические.

К физическим характеристикам относится прочность при сдвиге, сжатии, изгибе; к биологическим - нетоксичность, отсутствие аллергизующих компонентов; к технологическим - отсутствие включений и коэффициент литейного термического расши-рения должен соответствовать такому на металлической основе; к эстетическим - прозрачность, цветоустойчивость, люминисценция.

Представители отечественных фарфоровых масс («Гамма», «Радуга», «МК» и др.). Зарубежные массы: «Вита», «Виводент», «Омега», «Ин-Керам», «Витахром-Дельта», «Карат» и др. Каждый комплект или набор керамического материала, поступающий в зуботехническую лабораторию, содержит около дюжины цветовых оттенков фарфоровых масс, по крайне мере, 3-х уровней прозрачности для послойного нанесения при изготовлении фарфоровой коронки. Непрозрачная керамическая масса, грунтовая или опаковая, предназначена для закрытия или маскирования поверхности металлического каркаса коронки, имеющей характерный цвет металла. Поверх грунтового слоя наносится основной слой фарфорового покрытия, который называют телом коронки или дентиновым слоем. Последний слой фарфора с высокой прозрачностью называют эмалевым или резцовым слоем, он придает коронке естественный вид, образующий полупрозрачный режущий край. При обжиге частицы порошка фарфоровой массы соединяются в результате так называемого спекания. Обжиг в условиях вакуума снижает пористость фарфора. Первый обжиг фарфора называют бисквитным. После наложения резцовой массы проводят последний обжиг – глазурование. При достижении температуры глазурования на поверхности коронки образуется слой стекла, придающий ей гладкий блестящий вид, после чего коронка удаляется из печи и охлаждается.

Согласно стандарту для металлокерамических материалов ГОСТ Р 51736-2001 прочность при изгибе фарфора для облицовки металлических каркасов не должна быть ниже 50 МПа.

Стандарт устанавливает требования и к пористости фарфора – не более 16 пор диаметром 30 мкм на поверхности площадью 1мм².

Регламентирует стандарт и коэффициент термического расширения (КТР), устанавливая показатель КТР фарфора близким показателю КТР для сплава, используемого для изготовления каркаса.

Важным показателем качества фарфоровой массы для облицовки является показатель линейной усадки при обжиге, он не должен превышать 16%.

Прочность соединения керамики с металлом не должна быть ниже 25 МПа.

Для того чтобы устранить недостатки присущие металлокерамическим протезам, возникающие, прежде всего, из-за сочетания разных по своей природе материалов – металла и керамики, стоматологи и материаловеды направили свои усилия на поиск материалов для зубных протезов, целиком состоящих из керамики, т.е. материалов для так называемых цельнокерамических протезов (схема №1).

МАТЕРИАЛЫ для цельнокерамических протезов

полевошпатный фарфор

литьевая стеклокерамика

упрочненная каркасная керамика

алюмоксидная

шпинельная

Схема №1. Виды керамики для цельнокерамических зубных протезов

Цельнокерамические зубные протезы можно получать самыми разными методами, начиная от литья и заканчивая фрезерной обработкой керамических блоков по компьютерной программе (CAD/CAM). С помощью одних методов можно изготовить только микропротезы (вкладки, накладки, виниры) и одиночные коронки, другие позволяют создать зубные протезы с большей протяженностью (схема №2).

ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ

ЦЕЛЬНОКЕРАМИЧЕСКИХ ЗУБГЫХ ПРОТЕЗОВ

Литье стеклокерамики

Прессование из блоков-заготовок

Обжиг на огнеупорной модели

Шликерное литье

Компьютерные технологии САД/САМ

Схема №2. Современные технологии изготовления цельнокерамических зубных протезов

CAD/CAM – системы, основанные на применение высоких технологий (Computer Aided Desing/Computer Aided Manufacturing – компьютерное моделирование/компьютерное управление процессом изготовления): Cerec, Siemens, Германия; Duret Sopha Bioconcept, США; DCS President Швейцария. Изделия изготавливаются методом фрезерной обработки керамических блоков по компьютерной программе. Самая известная из систем CAD/CAM Procera (Швйцария) предназначена для изготовления цельнокерамического каркаса, представляющего собой плотно спеченную керамику с высоким содержанием высокочистого оксида алюминия, который облицовывают низкотемпературным фарфором All Ceram.

Ситаллы – стеклокристаллические материалы, полученные в результате термообработки определенных составов стекол, обладающие высокой прочностью, твердостью, химической и термической стойкостью, низким температурным коэффициентом расширения, индифферентностью. Представители: «Сикор», «Симет», литьевой ситалл, «Пирокерам», «Витрокерам». Применяют для изготовления искусственных коронок и мостовидных протезов небольшой протяженности во фронтальном участке зубного ряда.

Недостатками ситаллов являются одноцветность массы и возможность коррекции цвета только нанесением на поверхность протеза эмалевого красителя.

В зависимости от состава прочность ситаллов на изгиб изменяется от 0,03 до 0,12 МПа, на сжатие – от 0,5 до 2,6 МПа.

Ситаллы обладают только упругой деформацией, при этом модуль упругости составляет 40 – 90 МПа.

Стоматологический ситалл имеет плотность 2300 кг/м³, 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.

Технология изготовления стоматологических изделий из ситалла включает в себя: подготовку сырьевых материалов, приготовление смеси, варку стекломассы и глазурей, литье, кристаллизацию отливок, уточные цвета готовых изделий.

Сырье предварительно высушивается при 100 - 110ºС в сушильных шкафах.

Приготовление смеси представляет собой весовое дозирование, перемешивание смеси в барабанах на валковых мельницах в течение 40 – 45 минут до получения гомогенной смеси. Смесь увлажняется до 8% и фасуется в брикеты по 100 – 120 г.

Варка стекол осуществляется в электрической печи непрерывного действия в течение 2 – 2,5 ч при температуре 1250±20ºС. При этом в печи создается слабовосстановительная газовая среда путем ввода в состав смеси углерода. После варки стекло выливается в емкость с водой для получения стеклогранулята, высушивается и расфасовывается.

Известны «Сикор» (ситалл для коронок), «Симет» (для ситалло-металлических протезов), литьевой ситалл.

Ситалл «Сикор» предназначен для изготовления жакетных зубных коронок. Полученный в системе альбит-диоксид, он характеризуется повышенной механической прочностью, более высокой химической стойкостью по сравнению с керамикой, низкой степенью линейной усадки при обжиге, индифферентностью, абсолютно нерастворим в слюне.

Ситалл «Сикор» характеризуется прочностью при статическом изгибе не менее 40 МПа, микротвердостью, близкой к микротвердости эмали зубов, относительно низкой температурой стекания (860-960ºС), обладает выраженным самоглазурированем поверхности, моделируемыми цветностью и светопропусканием (20-40%).
Ситалл «Симет» для зубных коронок характеризуется высокой механической прочностью, более высокой химической стойкостью по сравнению с применяемой для этой цели керамикой, низкой степенью усадки при обжиге. «Симет» - микрокристаллический минеральный материал из группы лейцитовых ситаллов, получаемый из стекол лейцит-альбитового состава.

«Симет» предназначен для облицовки каркасов цельнолитых зубных протезов, изготовленных из стоматологических сплавов металлов с коэффициентом термического расширения (КТР) равным 13 – 15·10¯6 К., а также для изготовления жакетных коронок и вкладок.

Контрольные вопросы

1. Перечислите основные компоненты фарфоровых масс. Раскройте их свойства.

2. Как классифицируется стоматологический фарфор по температуре обжига?

3. Как классифицируется стоматологический фарфор по назначению и комплектации?

4. Перечислите виды керамики для цельнокерамических зубных протезов.

5. Перечислите современные технологии изготовления цельнокерамических зубных протезов.

6. Какие свойства имеет группа ситаллов?

7. Объясните технологию изготовления стоматологических изделий из ситалла.