Сырьевые компоненты в составах зуботехнических восков
Для достижения требуемого качества состав зуботехнических восков включает много компонентов (табл. 19.1). Но основой являются
собственно воски, т.е. органические полимеры, состоящие из углеводов и их производных. Средняя молекулярная масса восковых материалов колеблется от 400 до 4000, что существенно ниже молекулярной массы акриловых полимеров.
Стоматологические воски представляют собой смеси натуральных и синтетических восков, природных полимеров (например, даммаровая смола), масел, жиров, камедей (гуммиарабика) и красителей. В качестве восков используют парафин, пчелиный, карнаубский и спермацетовый воски.
Существенный вклад в размерную точность будущего протеза вносят формовочные материалы - материалы для изготовления формы, в которой происходит замена временного моделировочного воскового материала на постоянный восстановительный материал для зубных протезов, пластмассу, керамику, металл.
Наибольшие сложности возникают при изготовлении формы для литья различных конструкций зубных протезов из металлических сплавов. Например, для вкладки не допустимы отклонения размеров на величину более 0,1%. Если учесть, что размер вкладки в среднем составляет 4 мм, такое отклонение составит всего 4 мкм (1/10 толщины человеческого волоса). Следует подчеркнуть, что процесс изготовления зубного протеза любой конструкции включает технологические этапы, которые по своей природе и механизму протекания обязательно сопровождаются размерными изменениями. Для восковой модели характерна усадка за счет тепловых воздействий и связанных с ними превращений восковых композиций. Литье сплавов также сопровождается усадкой отливки. При охлаждении отливки от температуры солидуса до комнатной возникает термическая усадка, которая в зависимости от вида сплава и конфигурации протеза может колебаться в диапазоне от 1,25 до 1,7%. Применение специальных формовочных материалов позволяет компенсировать эти усадочные изменения размеров отливок.
Формовочные вспомогательные материалы для литья стоматологических сплавов должны отвечать следующим требованиям:
1) не содержать веществ, которые могут ухудшить качество отливки, реагируя с ней (например, фосфор, серу и т.п.);
2) не сращиваться с отливкой;
3) обеспечивать гладкую поверхность отливки, повторяющую гладкость поверхности восковой модели;
4) образовывать пористую оболочку, чтобы через поры обеспечить выход газов, образующихся в процессе литья металлов;
5) иметь определенную прочность, предохраняющую форму от растрескивания при нагревании и при литье;
6) иметь определенную величину расширения (гигроскопического, термического), обеспечивающую компенсацию усадки остывающей отливки.
В состав формовочных материалов в качестве основных компонентов входят, как правило, связующее и огнеупорный наполнитель. В зависимости от связующего формовочные материалы подразделяются на три группы: гипсовые, фосфатные и силикатные (схема 19.2).
Схема 19.2.Классификация формовочных материалов
В гипсовые формовочные материалы в качестве связующего входит гипс, а в качестве огнеупорного наполнителя - оксид кремния. Оксид кремния существует в трех аллотропических формах: кварца, тридимита и кристобалита. При нормальных условиях кварц, тридимит и кристобалит находятся в α-форме, но при определенных температурах они превращаются в β-форму. Переход кварца и кристобалита из α-формы в β-форму сопровождается увеличением объема кристаллического материала, что и используется для компенсации усадки отливки.
Добавление воды в формовочный материал в начальной стадии твердения гипса приводит к значительному расширению формы - гигроскопическому расширению, что является следствием увеличения расстояния между растущими кристаллами гипса - двугидрата сульфата кальция. Максимальное гигроскопическое расширение достигается при взаимодействии воды с формовочным материалом до начала схватывания. Величина гигроскопического расширения может достигать 1-2,5%, что вполне компенсирует усадку при литье протезов из сплавов золота.
Основным методом компенсации усадки отливок является термическое расширение. Для его создания форму перед отливкой подвергают термической обработке. Конечная температура прогрева формы зависит от вида оксида кремния, входящего в состав формовочного материала. Если формовочный материал содержит кварц, то форму нагревают до 700 °С, если кристобалит - до 450 °С. В состав формовочного материала помимо связующего гипса часто входят кварц и кристобалит, варьируя соотношение этих компонентов. Изменяя соотношение воды и порошка при замешивании формовочной массы, можно варьировать термическое расширение формы в довольно широком диапазоне -
от 0,9 до 1,4%.
Для литья сплавов с более высокой температурой плавления применяются огнеупорные или высокотемпературные формовочные материалы. К ним относятся формовочные материалы на фосфатном связующем.
Внедрение в зуботехническую практику силикатных формовочных материалов, отличающихся высокой прочностью и термостойкостью, связано с применением кобальтохромовых и нержавеющих сталей. В силикатных формовочных материалах в качестве связующего применяется кремневый гель, образующийся при гидролизе жидкого стекла, или органические соединения кремния. Из органических соединений наиболее часто применяют тетраэтоксисилан [этилсиликат Si(OC2 Н5)4]. После прогрева форма дает значительное термическое расширение с образованием в силикатном связующем оксида кремния, который способен к превращениям при нагревании, вызывающим дополнительное увеличение объема.