5.2.2. Технология пластмассового базиса протеза

Технология пластмассового базиса протеза предопределяет peaлизацию физико-механических, химических и др. свойств пластмассы, заложенных в её рецептуре.

С пластмассами, из которых идет создание базиса съемного протеза, работает преимущественно зубной техник в специально оборудованном производственном помещении зуботехнической лаборатории - полимеризационной комнате. Процессу производства пластмассового базиса предшествует ряд последовательных действий, выполняемых врачом-ортопедом и зубным техником, о чем подробно говорится соответствующих учебниках.

Технология пластмассового базиса съемного протеза предполагает следующие обязательные манипуляции:

-          подготовку гипсовой модели с восковым базисом, искусственными зубами (и кламмерами) к гипсовке в кювету:

-          получение гипсовой пресс-формы;

-          удаление воскового базиса из гипсовой пресс-формы с последующим заполнением ее заранее приготовленной полимер-мономерной композицией базисной пластмассы;

-          проведение полимеризации базисной пластмассы и последующей механической обработки базиса протеза, шлифования и полирования.

Получение гипсовой пресс-формы. На сегодня известны 2 ocновных варианта получения гипсовой пресс-формы, в которой проводится полимеризация базисной пластмассы — разъемная (рис.18) и неразъемная гипсовые пресс-формы.

аб

Рис.18. Латунная кювета (а) и гидравлический пресс для кювет (б)

 

 

Получение разъемной гипсовой пресс-формы следует отнести к классическому методу, при котором необходимо использовать 2 замешивания гипса с необходимым интервалом времени между ними (см. Свойства гипса). Таким образом, полученная гипсовая пресс-форма состоит из двух частей, что позволяет после удаления воскового базиса раскрыть кювету (гипсовую пресс-форму), провести визуальную оценку качества удаления воска и в последующем заполнение (формовку) заранее приготовленной полимер-мономерной композицией.

Для заполнения разъемной гипсовой пресс-формы кюветы тестообразной массой последнюю помещают в одну из половинок кюветы, закрывают второй частью и под давлением в специальном прессе производят формовку. Такой метод замены воска на пластмассу получил в специальной литературе название компрессионного прессования. К принципиальным недостаткам данного метода следует отнести то, что в процессе формовки излишки полимер-мономерной композиции удаляются (выдавливаются) по линии разъема половинок кюветы, т.е. создаются предпосылки к увеличению толщины базиса протеза (рис.19).

Степень этого увеличения равна толщине слоя пластмассы между половинками гипсовой пресс-формы. Кроме того, на эту же величину происходит вертикальное перемещение искусственных зубов относительно протетической плоскости.

 

 

Рис.19 Сравнение объемных (а) и структурных (б) изменений пластмасс при компрессионном (1) и инжекционно-литьевом (2) прессовании; в — готовые протезы

 

♦ Окклюзионная плоскость — воображаемая плоскость, проводящая двумя способами. При первом она проходит через середину перекрытия центральных резцов и середину перекрытия мезиальных бугорков первых (при их отсутствии — вторых) моляров. При втор варианте она проводится через вершины щечного бугорка втор верхнего премоляра и мезиального щечного бугорка первого верхнего моляра. Формируемая при протезировании на окклюзионных (прикусных) валиках плоскость именуется еще протетической.

Получение неразъемной гипсовой пресс-формы требует применения специальной (нестандартной) кюветы. Для этого на гипсовой модели с восковым базисом и искусственными зубами создается литниково-питающая система из специальных сортов воска (см. гл. 8.), а гипсовка в кювету проводится одним замешиванием гипса или силиконовой массы.

После удаления воска такая пресс-форма не может быть визуально проверена на предмет полного и качественного удаления воска. Формовка полимер-мономерной композиции проводится при жидкотекучем состоянии массы через систему литников под давлением, создаваемым специальным поршнем (принцип «шприца»). Такой метод замены воска на пластмассу получил название метода инжекционно-литьевого прессования (см. рис.19, рис.20). Поршень инжектора во время полимеризации находится под сжимающим действием пружины, поэтому из него в полость гипсовой пресс-формы через литник поступает дополнительное количество формовочной массы, компенсирующее полимеризационную усадку. При этом методе прессования (формовки) нет линейно-объемных вертикальных изменений базиса, которые имеют место при компрессионном прессовании, содержание остаточного мономера не превышает 0,2-0,5%, очень незначительные упругие внутренние напряжения, фактически исключено коробление базиса, который точно соответствует рельефу протезного ложа.

Тем не менее многие исследователи отмечают следующие недостатки данного метода: отсутствие визуального контроля полноты удаления воска из гипсовой пресс-формы, достаточно проблематичным является нанесение изоляции на стенки гипсовой пресс-формы, что проявляется или в недостаточно прочном химическом соединении искусственных зубов и пластмассы базиса, или в искажении рельефа базиса. Следует помнить, что гипс, обладая пористой структурой, не препятствует проникновению мономера в его толщу. Если поверхность гипса при производстве протеза не изолировать от набухшей пластмассы, то часть мономера внедряется в поверхностный слой гипса там полимеризуется. Механическое удаление этого слоя с внутренней поверхности базиса протеза ведет к искажению его рельефа, ухудшает фиксацию протеза и адаптацию к нему [Разуменко Г. П., 1987].

По данным 3. С. Василенко (1975), грубая шероховатость в виде пор различной величины, бугров, шипов, острых гребней, неровностей встречается на внутренней поверхности 25% пластиночных протезов.

Возникновение мелких поверхностных пор связано с гигроскопичностью гипсовых моделей, крупных пор — с испарением мономера при быстром подъеме температуры во время полимеризации, эрозий на поверхности базисов протезов — с испарением воды, а бугорки, гребешки, неровности, шипы образуются вследствие вдавления пластмассового теста в поры гипсовых моделей [Василенко 3. С., 1980]. По другим сведениям, шероховатость внутренней поверхности протезов наблюдается у 74% базисов протезов.

Для приготовления формовочной массы проводят замешивание, используя для этого полимер (порошок) и мономер (жидкость) того или иного базисного материала. Свойства полимер-мономерной композиции пластмасс горячей полимеризации зависят от размера и однородности гранул. Оптимальный размер гранул обеспечивает высокие физико-механические свойства полимера, а также необходимую растворимость в мономере гомо- и сополимеров.

   

 

Рис.20 Метод инжекционно-литьевого прессования плластмассы: а-схема; б-смеситель пластмасс (система Ивокап)

 

Усадка мономера в процессе полимеризации равна 20-21%, а усадка полимер-мономерной композиции составляет 6% и зависит от соотношения мономера и полимера. Оптимальным является соотношение мономера и полимера равное 1:3 по объему или 1:2 по массе.

Смешивание мономера с полимером проводят в сосуде с крышкой. При этом в мономер насыпают отмеренное количество порошка и сразу же перемешивают (нормативный расход пластмассы для базиса съемного протеза составляет 1 г на 1 искусственный зуб). Coсуд с массой накрывают крышкой и оставляют для набухания на 15-30 мин (в зависимости от температуры окружающей среды). В течение этого времени консистенция массы изменяется от пескообразной до тестообразной. При получении мономер-полимерной массы различают следующие стадии ее созревания:

-          песочная (гранульная);

-          вязкая (тянущихся нитей);

-          тестообразная;

-          резиноподобная.

Песочная стадия появляется сразу после смешивания порошка жидкостью и продолжается до 5 мин (в зависимости от температурь окружающей среды). Смесь на этой стадии не используется.

Стадия тянущихся нитей (вязкая) характеризуется липкостью массы, появлением тянущихся нитей, высокой текучестью и пластичностью. На этой стадии готовности материала он используется в ситуациях, требующих адгезии.

Тестообразная стадия характеризуется утратой липкости массы, хорошей пластичностью и меньшей текучестью (по сравнению со стадией тянущихся нитей). В таком состоянии массу удобно формовать на гипсовых моделях (получение индивидуальных ложек, ортопедических аппаратов и др.).

Резиноподобная стадия характеризуется тем, что форма, приданная материалу на предшествующей стадии, почти полностью сохраняется и материал не подлежит дальнейшей формовке.

В начале в мономере растворяются внешние слои полимерных шариков (происходит набухание), и только спустя какое-то время мономер, проникая в глубь полимера, придает однородность массе. Мономер-полимерная смесь может затвердеть при комнатной температуре, но для этого потребуется значительное время.

Скорость набухания можно регулировать изменением температуры. При ее повышении процесс полимеризации ускоряется, при понижении - замедляется. Массу считают готовой к формовке, когда она теряет липкость.

Критериями полноты реакции полимеризации базисной пластмассы являются, как минимум, три основных фактора: давление, время, внешняя энергия (температура). Место приложения давления может быть различным.

В традиционном варианте давление является величиной постоянной и приложено ко всей гипсовой пресс-форме.

В других вариантах давление также является величиной относительно постоянной, но точкой приложения его является полимер-мономерная композиция (см. с. 124). Так, например, с помощью комплекта SR-Ивокап фирмы «Ивоклар» (Лихтенштейн) возможна горячая полимеризация пластмассы с компенсацией усадки в условиях постоянного давления. Дозированный в капсулах полиметилметакрилат интенсивно замешивается и затем вводится под давлением (6 бар, т.е. 6 атм.) в специальную кювету (см. рис.20).

Полимеризация проводится в течение 35 мин в условиях постоянного давления. Благодаря системе SR-Ивокап возможна полимеризация пластмассы с полной компенсацией усадки и с предупреждением таким образом линейно-объемных изменений протезов. В специальных теплоизолирующих кюветах происходит процесс полимеризации сначала в нижних, а затем в верхних слоях пластмассы. Происходящая при этом усадка пластмассы компенсируется сразу поступающим под давлением на протяжении всего рабочего этапа материалом. На этом принципе основано инжекционно-литьевое прессование.

Фирмой «Де Трэй/Дентсплай» (США) разработан другой вариант использования давления при проведении полимеризации, получивший название система Провак. Речь идет о способе, при котором используются давление и вакуум, что отличает этот способ от до сих пор существующих методов получения базисов протезов. При этом способе базисная пластмасса не прессуется в гипсовую форму, а отливается прямо на модель. Вакуум под моделью позволяет пластмассе распределиться на поверхности модели.

В связи с этим избегают известных недостатков метода прессования. Базисы съемных протезов, полученные при проведении полимеризации таким способом, не имеют линейно-объемных изменений, что проявляется в первую очередь сохранением (точностью) межальвеолярной высоты.

Фактор времени и внешнее температурное воздействие при проведении полимеризации являются величинами переменными и взаимозависимыми.

В качестве связующих звеньев (теплоносителей) между источником внешней энергии и полимер-мономерной композицией базисной пластмассы используется вода или воздух (в специальной литературе такая ситуация имеет следующую терминологию: «полимеризация в условиях влажной среды», «полимеризация в условиях сухой среды»).

Полимеризация в условиях влажной среды, т.е. открытая или закрытая водяная баня (когда крышка емкости с водой позволяет создать в ней дополнительное давление), считается традиционным (классическим) способом полимеризации. Источником внешней энергии является газовая горелка или электроплита, на которую помещается емкость с водой и находящейся в ней гипсовой пресс-формой (кюветой) после формовки полимер-мономерной композиции.

При использовании традиционного метода твердения температурное воздействие на этот процесс осуществляется погружением кюветы, в которой находится масса, в емкость с водой при постепенном нагревании (рис.21). Следует особо отметить тот факт, что температурные изменения воды при ее нагревании не соответствуют по времени таковым в отвердеваемой полимер-мономерной композиции.

М. М. Гернер с соавт. для контроля полноты реакции полимеризации рекомендуют использовать следующие температурно-временные условия для воды (в литературе они носят название двухступенчатой полимеризации):

-          вода, в которую помещена гипсовая форма, нагревается от комнатной температуры до 65°С в течение 30 мин. Такая температура обеспечивает полимеризацию пластмассы под воздействием теплоты реакции;

-          в течение 60 мин температура воды поддерживается на уровне 60-65°С, что предотвращает снижение температуры в отверждаемой пластмассе;

-          затем в течение 30 мин температуру воды доводят 100°С, выдерживают 1 ч и охлаждают форму на воздухе.

 

  

Рис.21. Полимеризаторы POLIMER 180 «Zhermack» (а) и Футурамат (б) для акриловых пластмасс

 

При повышении температуры в твердеющей массе до 60° процесс полимеризации протекает плавно. При температур выше 65°С остаточная перекись бензоила быстро расщепляется скорость полимеризации мономера возрастает, а масса уменьшается в объеме.

По достижении температуры 65-68°С масса начинает увеличиваться в объеме вследствие термического расширения. Температурный коэффициент объемного расширения ПММА высок — 81 х 10-6 °С1. Расширение, в данном случае, является основным фактором, компенсирующим усадку при полимеризации, изделия получаются меньше восковой модели всего на 0,2-0,5% в линейных размерах.

В дальнейшем подъем температуры и время полимеризации выдерживаются в зависимости от структуры и свойств мономера. Следует учесть, что повышение температуры приводит к увеличению молекулярной массы полимера, вызывает изменение физико-механических свойств (прочности и др.). Поэтому для достижения оптимальной молекулярной массы заключительную стадию полимеризации проводят при температуре воды 100°С.

Надо отметить, что указанная выше температурно-временная зависимость некоторыми фирмами-производителями в Германии выполнена в виде графика и изображена на лицевой стороне оборудования или емкостей для воды с целью напоминания зубным техникам о необходимости соблюдения технологической дисциплины.

Во время полимеризации пластмасса вступает в контакт с водой, которая, проникая в межмолекулярные пространства, вызывает специфические напряжения и изменения цвета пластмассы.

Для удаления воска и проведения полимеризации базисных пластмасс фирма «Шутц-Дентал» (Германия) рекомендует использовать аппарат Кераматик (см. рис.21), который снабжен автоматической системой водоподогрева, позволяющей выполнять процесс выпаривания воска из 16 кювет одновременно в течение 2-3 мин. Полимеризация базисной пластмассы производится в автоматическом режиме для 8 кювет одновременно. По окончании процесса полимеризации аппарат автоматически отключается.

Полимеризация в условиях сухой среды — одно из основных направлений по совершенствованию технологии пластмассового базиса. В качестве источника внешней энергии может быть использована:

-        тепловая энергия специальных электрических приборов (сухожаровой шкаф);

-        микроволновая энергия;

-        энергия света;

-        энергия ультразвука.

Микроволновое облучение обладает преимуществом экономии времени перед быстрым отвердением в воде. Так, например, фирмой «ДжиСи» (Япония) выпускается базисная пластмасса Акрон М Си для отвердения в обычной микроволновой печи. Полимеризация всей массы происходит одновременно («изнутри наружу») в течение 3 мин. При этом уменьшается содержание остаточного мономера. Пластмасса выпускается в виде порошка-полимера разных цветов (розовый, бесцветный, розовый с прожилками «сосудов») и жидкости-мономера. Для полимеризации данной пластмассы необходима специальная кювета из материала, способного пропускать микроволновую энергию [Марков Б.П. и др., 1998].

Специалистами фирмы «Дентсплай» (США) предложен свой способ создания полных и частичных съемных пластиночных протезов. Полимеризация осуществляется в течение нескольких минут микроволновой энергией в печи AEG Микромат-115 при инжекционной подаче (введение материала в кювету под давлением) пластмассы Микробейз, что значительно уменьшает полимеризационную усадку, т.е. обеспечивает сохранение линейно-объемных размеров базиса протеза. Кроме того, пластмасса Микробейз не содержит метилметакрилата. Материал Микробейз расфасован в картриджи и готов к непосредственному применению, поэтому рабочее время материала не ограничено.

Тем не менее по вопросу использования микроволновой энергии нет единого мнения. Высказываются опасения в возникновении пористости в толстых слоях базиса, не обнаружена разница в физических свойствах, микроструктуре и степени сшивки при сравнении с полимеризацией в условиях влажной среды. Однако применение новых моделировочных материалов и формовочных масс, содержащих 20-30% алюминиевой пудры, позволяет получить базисную пластмассу удовлетворительного качества под воздействием микроволновой энергии в течение 150 с [Поюровская И. Ю., 1992].

Новым направлением в совершенствовании базисных материалов является применение технологии процессов светоотверждения для получения базисов. Основой для базисов зубных протезов Триад (фирма «Дентсплай», США) является сшитая акриловая пластмасса имеющая структуру взаимопроникающей полимерной сетки и способная отвердевать под действием голубого света с длиной волны 400-500нм. Пластмасса дает усадку при полимеризации в среднем на 0,2%, которая компенсируется выдержкой в воде. Преимуществом материала Триад является отсутствие в нем остаточного мономера (он не содержит метилметакрилата).

Триад может быть использован в качестве подкладочного материала, при реставрации протезов. Все манипуляции с этим материалом при перебазировке съемного протеза могут проводиться в полости рта, включая начальное отверждение. Экономия времени при этом составляет 60%.

Пластмасса выпускается готовой к использованию в форме пластин толщиной 2 мм в защищенном от света пакете. По консистенции такой лист весьма жесткий, и его нужно предварительно прогреть. В размягченном состоянии его накладывают на подготовленный для реставрации базис протеза и вводят в полость рта. Здесь его предварительно отверждают с помощью источника света, а затем протез подвергают отвердению в специальном аппарате. Триад является материалом выбора среди традиционных быстротвердеющих пластмасс в США.

Экспериментально-клинические исследования по использованию в качестве внешнего источника тепловой энергии ультразвукового воздействия на полимер-мономерную композицию базисной пластмассы не выявили существенного улучшения физико-механических показателей прочности базиса [Мишнёв Л. М., 1987].

В литературе отмечалось, что проведение процесса полимеризации акриловых базисных материалов в сухожаровом шкафу вместо традиционной водяной бани позволяет получить более однородный материал без пористости и шероховатости поверхности.

Результаты исследований В. И. Тищенко (1976) показали, что при полимеризации в сухой среде общее число пор в шлифах базисов протезов, полученных методом компрессионного прессования, в 6 раз меньше, а у поверхности, прилегающей к слизистой оболочке, в 11 раз меньше по сравнению с образцами, полимеризация которых проводилась в кипящей воде (на водяной бане). В то же время изучение прочности на разрыв и изгиб образцов пластмассы АКР-15, полученных при полимеризации в сухой среде, определило, что прочность на разрыв увеличивается на 65%, при статическом изгибе — на 12%.

Наиболее успешным применение суховоздушной полимеризации оказалось при производстве мостовидных металлопластмассовых зубных протезов (см. гл. 5.6), а также ортодонтических аппаратов непосредственно на моделях челюстей.

Нарушение режима полимеризации приводит к дефектам готовых изделий (пузырьки, пористость, разводы, участки с повышенным внутренним напряжением), к растрескиванию, короблению и поломкам протеза.

Различают 3 вида пористости пластмасс: газовую, сжатия, гранулярную.

Газовая пористость (рис.22) обусловлена испарением мономера внутри полимеризующейся пластической массы. Она возникает при опускании кюветы с пластмассовым тестом в гипсовой пресс- форме в кипящую воду. Данный вид пористости может также возникать при нагревании формы с большим количеством массы вследствие сложности отвода из нее излишков тепла, развивающегося в результате экзотермичности процесса полимеризации.

 

Рис.22. Схема расположения газовой пористости (а) в базисе съемного протеза (б) после полимеризации в разъемной

 

К пористости сжатия приводит недостаточное давление или недостаток пластической массы, вследствие чего образуются пустоты. В отличие от газовой пористости она может возникнуть в любой области изделия (базиса протеза). На наш взгляд, правомернее называть ее пористостью от недостатка сжатия.

Гранулярная пористость возникает из-за дефицита мономера в тех участках, где он может улетучиваться. Такое явление наблюдается при набухании мономер-полимерной массы в открытом сосуде. Поверхностные слои при этом плохо структурируются, представляют собой конгломерат глыбок или гранул материала.

В пластмассовых изделиях всегда имеются значительные внутренние остаточные напряжения, что приводит к растрескиванию и короблению. Они появляются в местах соприкосновения пластмассы с инородными материалами (фарфоровыми зубами, крампонами, металлическим каркасом, отростками кламмеров). Это является результатом различных коэффициентов линейного и объемного расширения пластмассы, фарфора, сплавов металлов.

Так, например, у акрилового базиса коэффициент термического расширения в 20 раз выше, чем у фарфоровых зубов. Это приводит к возникновению значительных локальных внутренних напряжен (см, с. 64) и появлению микротрещин в местах контакта пластмассы и фарфора.

В местах резкого перехода массивных участков пластмассового изделия в тонкие также возникают остаточные напряжения. Дело в том, что в толстых участках базиса усадка пластмассы имеет большую величину, чем в тонких. Кроме того, резкие перепады температуры при полимеризации вызывают или усиливают упругие деформации. Это, в частности, вызвано опережением затвердевания наружного слоя. Затем отверждение внутренних слоев вызывает уменьшение их объема, и они оказываются под воздействием растягивающих напряжений, поскольку наружные слои при этом уже приобрели жесткость.

Нарушение процессов полимеризации приводит также к тому, что мономер полностью не вступает в реакцию и часть его остается в свободном (остаточном) состоянии. Полимеризат всегда содержит остаточный мономер. Часть оставшегося в пластмассе мономера связан силами Ван-дер-Ваальса с макромолекулами (связанный мономер), другая часть находится в свободном состоянии (свободный мономер). Последний, перемещаясь к поверхности протеза, диффундирует в ротовую жидкость и растворяется в ней, вызывая при этом различные токсико-аллергические реакции организма. Базисные пластмассы пр правильном режиме полимеризации содержат 0,2-0,5%, быстротвердеющие - 3-5% и более остаточного мономера.