Керамика (стоматологический фарфор, ситаллы) - Трезубов 2011

♦        Ситаллы - это стеклокристаллические материалы, состоящие из одной или нескольких кристаллических фаз, равномерно распределенных в стекловидной фазе.

Ситаллы применяются при протезировании переднего отдела зубных рядов искусственными коронками и мостовидными протезами небольшой протяженности. Их отличают токсикологическая инертность, высокая прочность, твердость, химическая и термическая стойкость, низкий коэффициент расширения. Основным недостатком ситаллов является одноцветность массы и возможность коррекции цвета только нанесением на поверхность протеза эмалевого красителя.

Ситаллы состоят из большого количества кристаллов, которые связаны между собой межкристаллической прослойкой. Размер кристаллов, как правило, менее 1 мкм, а их концентрация может меняться в значительных пределах (20—70% по объему).

Степень закристаллизованности и вид кристаллической фазы (кордиерит, сподумен, дисиликат лития) определяют основные физико-механические свойства ситаллов: прочность, упругость, хрупкость, твердость.

Прочность характеризует свойство ситалла сопротивляться разрушающей внешней нагрузке. В зависимости от вида статической нагрузки различают пределы прочности 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 ГПа, т.е. конструкции из ситаллов более вы- досливы к нагрузкам на сжатие, чем на изгиб. Ситаллы обладают только упругой деформацией, при этом модуль упругости составляет 40—90 ГПа. Величина модуля упругости является функцией прочности связей Me—О, Si—О.

Увеличение содержания щелочных металлов уменьшает значение модуля упругости, а оксиды щелочноземельных элементов повышают этот показатель. Большое влияние на упругие свойства ситаллов оказывает режим термообработки: при резком понижении температуры, при охлаждении изделий из ситаллов модуль упругости понижается.

В таблице 61 представлены некоторые технологические характеристики ситалла.

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 65—750 кг/м². Материал имеет повышенную стойкость к коррозирующему воздействию агрессивных сред.

Во время варки стекломассы влияние вязкости на процесс удаления газовых включений (осветление) и усреднение состава по объему (гомогенизация) имеет существенное значение: чем меньше вязкость, тем быстрее проходят указанные процессы и варка стекла. На литейные свойства стекломассы в основном влияет температурная зависимость вязкости — изменения вязкости минимальны при значительных изменениях температуры.

Основными факторами, определяющими зависимость вязкости от температуры, являются содержащиеся в составе оксиды. Так, Li₂O, К₂O, Na₂O, ZnO, фториды уменьшают вязкость, делают стекла «длинными» (т.е. отношение градиента вязкости к градиенту температуры минимально). Такие окислы, как ZrO₂, Аl₂O₃, Сr₂O₃, увеличивают вязкость.

Превращение стекла в ситалл происходит при специальной термической обработке, в процессе которой наблюдаются зарождение центров кристаллообразования и рост кристаллов. Кристаллизационная способность стекол зависит от состава и количества выведенных инициаторов кристаллизации.

Учитывая специфику зубного протезирования, процесс лучше проводить при пониженных температурах и с минимальной выдержкой, т.е. стекла должны иметь кристаллизационную способность, исключающую спонтанную кристаллизацию при формировании протеза и обеспечивающую получение ситаллового изделия в короткий срок.

Основными факторами, влияющими на получение качественных отливок при минимальной толщине 0,2—0,3 мм, являются вязкость стекломассы, температура формы, скорость движения расплава, пористость и толщина стенок формы, причем указанные факторы находятся в зависимости друг от друга.

Технология зубных протезов из биологически инертных ситаллов включает ряд последовательных процессов: подготовку сырьевых материалов, приготовление шихты, варку стекломассы и глазурей, литье, кристаллизацию отливок, Уточнение цвета готовых изделий.

Сырьевые материалы предварительно высушиваются при 100—110°С в сушильных шкафах.

Приготовление шихты предусматривает весовое дозирование, перемешивание Шихты в барабанах на валковых мельницах в течение 40—45 мин до получения гомогенной смеси. Последняя увлажняется до 8 % и фасуется в брикеты по 100— 120 г. Состав шихты для получения стеклогранулята представлен в таблице 62.

Варка стекол осуществляется в электрической гарнисажной печи непрерывного действия в течение 2—2,5 ч при температуре 1250±20°С. При этом в печи создается слабовосстановительная газовая среда путем ввода в состав шихты углерода. После варки стекло выливается в емкость с водой для получения стеклогранулята, который подсушивается и в готовом виде расфасовывается. Варка небольшого количества стекла проводится в электрической печи с карборундовыми нагревателями в алундовых тиглях.

Варку глазури осуществляют после загрузки шихты в электрическую печь, разогретую до 1250°С, в алундовых тиглях емкостью 1—2 л. Грануляция глазури проводится путем выливания расплава в воду. После сушки выполняют тонкий сухой помол глазури или помол в нейтральной жидкости в шаровой мельнице с последующей фасовкой по 20—30 г. Глазурь наносится на изделие в виде пасты из порошка и пластификатора — глицерина со спиртом.

После подготовки полости рта к протезированию и получения оттисков известным способом проводятся операции, связанные с получением протезов методом литья.

Известны Сикор (ситалл для коронок), Симет (для ситалло-металлических протезов), литьевой ситалл. Все они разработаны в ММСИ им. Н.А.Семашко и Алма-Атинском медицинском институте (Копейкин В.Н., Седунов А.А., Лебеденко И.Ю. и др.).

Продолжающиеся попытки заменить металлический каркас металлокерамических протезов ситалловым позволяют надеяться на его перспективность.

Ситаллы в чистом виде и с добавлением гидроксиапатита (так называемые биоситаллы[*] применяются в качестве имплантатов как для опоры зубных протезов, так и при альвеолопластике (Кобзев С.А., Вуколова Е.А. и др.).