Зуботехнічні матеріали та їх властивості

Результати ортопедичного лікування значною мірою залежать від правильного застосування протеза, шини чи апарата. їх якість, у свою чергу, визначається фізич­ними, хімічними, механічними і біологічними власти­востями матеріалу, з якого вони виготовлені. Ось чому зубному техніку необхідно знати будову і властивості зуботехнічних матеріалів та вимоги до них.

Процес виготовлення і застосування ортопедичних конструкцій складається з таких етапів:

1. Вибір ортопедичної конструкції та підготовка рото­вої порожнини лікарем.

2. Зняття відбитків лікарем і відливка моделей зубним техніком.

3. Виготовлення ортопедичної конструкції зубним тех­ніком (за необхідності його консультує лікар).

4. Обробка, шліфування і полірування виробу зубним техніком.

5. Припасування і фіксація ортопедичної конструкції лікарем.

Матеріали, що застосовують в ортопедичній стома­тології, поділяють на такі групи:

—основні, або конструкційні, з яких виготовляють протези, апарати та шини (пластмаси, метали та їх спла­ви, кераміка, композитні матеріали та ін.);

—допоміжні, які застосовують лише на окремих ета­пах виготовлення ортопедичних конструкцій (флюси, моделювальні, формувальні, абразивні, полірувальні, ізоляційні та інші матеріали);

— клінічні (відбиткові, пломбувальні, фіксаційні та інші матеріали).

Така класифікація зуботехнічних матеріалів не є точ­ною, бо деякі матеріали використовують одночасно і як основні, і як допоміжні. Так, кадмій входить до складу як припоїв (основний матеріал), так і легкоплавких ме­талів (допоміжний матеріал),

Тому всі матеріали, які застосовують в ортопедич­ній стоматології, доцільно поділяти за процесом виго­товлення ортопедичної конструкції на такі групи:

1. Матеріали для зняття відбитків і виготовлення мо­делей.

2. Моделювальні матеріали.

3. Пластичні маси.

4. Метали та їх сплави.

5. Формувальні маси.

6. Флюси (плавні).

7. Кислоти і луги.

8. Керамічні маси та ситали.

9. Абразивні та полірувальні матеріали.

10. Стоматологічні клінічні матеріали.

11. Додаткові матеріали. Класифікація зуботехнічних матеріалів та їх харак­теристика наведені в табл. 3. Конструкційні матеріали для протезів і апаратів по­винні відповідати таким вимогам:

1) бути біологічно інертними в ротовій порожнині й не­ шкідливими для організму людини;

2) бути достатньо міцними і стійкими, не руйнуватися під дією жувального тиску, слини і харчових продук­тів, зберігати постійну форму та об'єм;

3) мати високі технологічні властивості (під час штам­пування, лиття, паяння, формування);

4) мати колір, що відповідає косметичним вимогам, і не змінювати його;

5) не мати запаху і присмаку;

6) відповідати гігієнічним вимогам (не мати пор, не на­бухати).

Матеріали Вид матеріалу	Представники	Основне застосування
Відбиткові	Допоміжні:
	і. Криста-лізуючі	1.Гіпс, супергіпс 2. Цинкоевгенольні: "Дентол" і "Релін"	Зняття відбитків та виготовлен­ня моделей
	2. Елас­тичні	1. На основі агар-агару; "Гелін"і "Дента-кол"	Дублювання моделей
		2. Альгінатні: "Алігін","Стомальгін", "Кромопан", "Іпен"	Зняття відбитків
		3. Силіконові: "Аквасил", "Екзофлекс", "СІеласт"	Зняття відбитків
		4. Тіоколові: "Термопластик","Тіодент"	Зняття відбитків
	3. Термо­пластичні	1. "Акродент", "Дентафоль", "Стене", термомаси № 1 —№ 4, маса Керра, "Орто-кор", "МСТ-0,2"	Перебазування знімних протезів, їх корекція і лагодження
		2. Самотвердіючі пластмаси: "Гїротакрил" і "Редонт"

Табл Таблиця 3. Класифікація матеріалів, які застосовують в ортопедичній стоматології

Матеріали	--------------- Вид матеріалу	Представники	Основне застосування
Моделю-вальні	Допоміжні	Гіпс, супергіпс, цемент, амальгама, лег­коплавкий метал, формувальні маси	Виготовлення комбінованих, розбірних і вогнетривких моде­лей
		Воски:
		1) базисний	Виготовлення воскових базисів, прикусних валиків
		2) моделювальний	Виготовлення моделей протезів, їх деталей
		3) бюгельний: "Восколіт" і "Формодент"	Виготовлення моделей бюгельнихпротезів і їх частин
		4)"Лавакс"	Виготовлення моделей вкладок, півкоронок, деталей протезів
		5) липкий	Тимчасове з'єднання частин протезів

Матеріали	Вид	Представники	Основне
	матеріалу		застосування
Пластичні	Конструк-	1.Акрилові:
маси для виготовлен-	ційні (основні)	а) базисні: "Акрел", "Акроніл", "Бакрил",	Виготовлення базисів ортопедич-
ня базисів,		"Фторакс";	них конструкцій
облицюван-		б) самотвердіючі: "Протакрил","Редонт",	Виготовлення тимчасових ортопе-
ня метале-		"Стадонт"	дичних конструкцій, лагодження
вих карка-			протезів
сів і штуч-
них зубів		"Акрилоксид"	Пломбування зубів, лагодження
			протезів
		"Карбопласт"	Виготовлення індивідуальних
			відбиткових ложок
		в) "Синма"	Виготовлення штучних зубів,
			коронок, облицювання каркасів
			незнімних протезів
		2. Акрилхлорвінілові еластичні:	Виготовлення підкладки під ба-
		("ПМ-01")	зиси протезів, протезів обличчя
			(екто протезі в)

Матеріали	і Вид матеріалу	Представники	Основне застосування
		3. Силіконові еластичні: "Боксил", "Бок-сил-екстра", "Ортосил"	Виготовлення боксерських шин, підкладок під базиси
Розділю-вальні (ізо­ляційні)	Допоміжні	Лак "АЦ-1", "Ізокол", "Силікодент"	Ізоляція поверхні гіпсових пресформ
Метали та їх сплави	Конструк­ційні	Сплави золота: 900-ї і 750 ї проби, припій Сплави срібла з паладієм Сплави заліза: ХЇ8Н9Т, ЕЯІТ-95 та інші нержавіючі сталі	Виготовлення коронок, мостопо-дібних і бюгельних протезів, ли­тих коронок, каркасів незнімних протезів Паяння деталей протезів із до­рогоцінних металів Виготовлення вкладок, коронок, мостоподібних протезів Виготовлення коронок, мостопо­дібних протезів, кламерів, дро­ту, литих деталей ортопедичних конструкцій

Матеріали	Вид матеріалу	Представники	Основне застосування
		Сплави кобальту, нікелю і хрому: КХС, ЛК-4, "Керакрист", "Керадент" Титан, його сплави і сполуки (нікелід ти­тану, нітрид титану)	Виготовлення суцільнолитих бюгельних протезів, коронок та мостоподібних металокераміч­них протезів Виготовлення литих ортопедич­них конструкцій, імплантатів, дроту
Легкоплав­кі сплави	Допоміжні	Мелот-метал	Виготовлення металевих штам­пів і контрштампів, комбінова­них моделей
Формуваль­ні маси	Допоміжні	Силікатні: "Сіоліт", "ФормолІт", "Бюге-літ" Сульфатні (гіпсові): "Аурит", "Силаур", "ТГС", "Експодент"	Виготовлення вогнетривких мо­делей, форми для лиття деталей із нержавіючої сталі Виготовлення ливарних форм для сплавів з температурою плавлення до 1100 °С

Матеріали	Вид матеріалу	Представники	Основне застосування
Флюси (плавні)	Допоміжні	Бура, каніфоль, хлорид цинку	Паяння деталей металевих орто­педичних конструкцій
Кислоти і луги	Допоміжні	Нітратна, хлоридна, сульфатна Гідроксиди калію і натрію	Протравлювання металевих де­талей протезів Вибілювачі, електроліти Хімічне очищення лиття
Абразивні	Допоміжні	Природні та штучні: алмаз, корунд, на­ждак, "Ельбор", електрокорунд, карбі­ди бору, вольфраму і силіцію, пемза, крейда та ін.	Препарування природних зубів, шліфування і полірування орто­педичних конструкцій
Стомато­логічні клінічні	Конструк­ційні і до­поміжні	Цементи: фосфатні, силікатні, фосфоси-лікатні, полікарбоксильні, полімерні	Фіксація незнімних протезів, апаратів, шин Лагодження і реконструкція ортопедичних конструкцій, ви­готовлення комбінованих моде­лей, пломбування зубів

Матеріали	Вид матеріалу	Представники	Основне застосування
		Амальгами: срібна і мідна	Виготовлення комбінованих мо­делей, пломбуваннязубів
Додаткові	Допоміжні	"Молдин"	Штампування коронок, адапти
		Ацетон	Формувальні суміші, покривні лаки
		Бензин	Горючий матеріал, термічна об­робка металевих деталей, паян­ня, лиття сплавів на основі зо­лота і срібла
		Етиловий спирт	Формувальні суміші, горючий матеріал

Під час жування силове навантаження часом досягає 100 кг. Сила ця діє багаторазово і в різних напрямках, постійно змінюється. Під впливом таких навантажень матеріал зубного протеза деформується. Щоб його кон­струкція не руйнувалася, матеріал повинен бути стійким до силового навантаження, мати високі еластичні влас­тивості, які виключають значну залишкову деформацію.

Користування протезами призводить до їх стирання, інтенсивність якого залежить від твердості матеріалу. У стоматології твердість матеріалу порівнюють із твер­дістю емалі. Це і визначає його стійкість до стирання.

Можливість використання матеріалів для виготов­лення ортопедичних конструкцій залежить від їх тех­нологічних властивостей. До таких властивостей від­носять ковкість, текучість, усадку під час лиття, зруч­ність обробки тощо. Біологічна інертність матеріалів визначає можливість їх застосування в зубному проте­зуванні.

Штучні зуби слід виготовляти з матеріалу, в якого показники світлозаломлення і відбиття світла подібні до таких в емалі зубів. Штучні зуби з часом не повинні змінювати свій колір.

Клінічні матеріали (цементи, амальгами, пластмаси) повинні мати зазначені вище властивості. Крім того, вони повинні міцно фіксувати протези чи апарати на опорних зубах і коренях зубів.

Численні допоміжні матеріали відносять до різних груп за їх фізичними і хімічними властивостями. Вимо­ги, які до них ставляться, залежать від характеру конк­ретного технологічного етапу виготовлення ортопедич­ної конструкції; коли без цього матеріалу неможливо здійснити даний процес. Допоміжний матеріал повинен бути нешкідливим для зубного техніка, який з ним пра­цює, і пацієнта. Під час роботи зі шкідливими матеріа­лами треба бути дуже обережними. Слід суворо дотри­муватися правил техніки безпеки.

Для виготовлення ортопедичних конструкцій засто­совують тільки апробовані й рекомендовані Міністер­ством охорони здоров'я України матеріали.

Міцність і хімічна стійкість ортопедичної конструк­ції залежать від властивостей матеріалів, з яких вона виготовлена.

Фізичні властивості матеріалів визначаються такими основними показниками: густиною, температу­рою плавлення і кипіння, електропровідністю, тепло­вим розширенням, усадкою, міцністю на розрив, плас­тичністю.

Густина— відношення маси тіла до його об'єму, тобто кількість речовини в одиниці об'єму. Одиницею густини є 1 г/см³.Для визначення маси виробу необ­хідно густину матеріалу помножити на його об'єм.

У зубопротезній практиці для визначення кількості металу, необхідного для відливки виробу, використо­вують його воскову копію (шаблон, композицію). Коли прийняти, що "А" — маса виробу з металу, "а" — маса воскової копії, "б/' — густина металу, а "б₂" — густина воску, то пропорція буде такою: а/А = б,/б₂. Напри­клад, для лиття виробу з кобальтохромового сплаву, якщо маса воскової копії становить 1 г, потрібна така кількість металу: 2/А = 0,96/8, А = 16,33 г. Так само можна визначити кількість матеріалу для заміни проте­за, виготовленого з одного матеріалу, на протез з іншо­го матеріалу.

Плавлення. Усі речовини можуть перебувати в трьох агрегатних станах: твердому, рідкому і газоподібному. Більшість зубопротезних матеріалів застосовують у твердому стані (пластмаси, метали).

Під час виготовлення ортопедичних конструкцій час­то потрібно переводити матеріали з одного стану в ін­ший (розплавлення металу для лиття, виплавлення воску, випалювання ливарних форм). Агрегатний стан матеріалу змінюється під час його нагрівання.

Температура, за якої нагрітий твердий матеріал пере­ходить у рідкий стан, називається температурою плав­лення. Такий перехід із твердого стану в рідкий у різ­них матеріалів відбувається за різних температур. Так, нержавіюча сталь плавиться за температури 1400 °С, олово — 232 °С. Залежно від температури плавлення матеріали поділяють на легкоплавкі (точка плавлення до 232 °С) і тугоплавкі. Температура плавлення остан­ніх значно вища за температуру плавлення олова.

Хімічно чисті елементи металів мають певну темпе­ратуру плавлення. Різні добавки до сплаву змінюють температуру його плавлення. Це дозволяє створювати сплави, що мають певні властивості (з високою чи низькою температурою плавлення). Під час поступово­го нагрівання твердої речовини її температура підви­щується до такої, коли починається процес плавлення. З цього моменту і до повного переходу всієї маси речо­вини в рідкий стан температура лишається на одному рівні, тому що молекули речовини у твердому стані притягуються одна до одної з більшою силою, ніж у рідкому стані. Тепло, яке надходить після початку плав­лення, витрачається на розривання сил міжмолекуляр­ного притягання в тій частині речовини, яка ще перебу­ває у твердому стані. Тепло, що витрачається на розри­вання цих сил, називається прихованою, або питомою, температурою плавлення.

Серед зуботехнічних матеріалів є такі, що з твердо­го стану за температури плавлення зразу ж переходять у рідкий стан (легкоплавкі сплави, свинець). Є й такі матеріали, що не мають точно фіксованої температури плавлення і під час нагрівання (спроби плавлення) пере­ходять у проміжний стан пластичності, який називають станом розм'якшення. Так, під час нагрівання акрило­вих пластмас до 80 — 90 °С у них починають з'являтися пластичні властивості, які повністю проявляються за тем­ператури 130—140 °С. Бджолиний віск (температура плавлення 60 °С) набуває пластичних властивостей у межах температур від 37 до 60 °С. Стан розм'якшення матеріалів широко використовують під час виготовлен­ня ортопедичних конструкцій: формування з воску ін­дивідуальних ложок, моделювання воскових компози­цій протезів, зняття відбитків термопластичними маса­ми та ін.

Температуру, за якої відбувається перехід матеріа­лу з рідкого стану в газо- чи пароподібний, називають температурою кипіння. Так, температура кипіння ка­дмію становить 778 °С, срібла — 1955 °С. Кипіння зумо­влено посиленням руху молекул речовин під час нагрі­вання. Коли зв'язки між молекулами розриваються, починається виділення газу чи пари. Під час кипіння рідина має постійну температуру.

Необхідно пам'ятати, що під час плавлення і кипін­ня багатокомпонентних сплавів металів із різними тем­пературами кипіння може відбуватися випаровування легкоплавких компонентів сплаву, унаслідок чого влас­тивості сплаву змінюються. Так, при виготовленні при­пою, який містить кадмій і цинк (температури кипін­ня — відповідно 778 °С і 918 °С), у разі перегрівання сплаву частина цих металів википає, і припій стає туго­плавким. Виникає загроза розплавлення деталей під час паяння.

При виготовленні мостоподібиих і бюгельних про­тезів зі сплавів золота застосовують золотий припій. Кадмій, який входить до його складу, під час паяння врікипає. Проба припою стає близькою до проби спаю­ваних деталей, а протез стає більш однорідним у всіх частинах.

Деякі матеріали під час нагрівання вище за темпе­ратуру плавлення розпадаються на складові частини. Поліметилметакрилат (основа акрилових пластмас) за температури 275 — 310 °С втрачає полімерну структуру, розпадається до мономолекул метилового ефіру метакрилової кислоти (мономер).

Під час пароутворення об'єм речовини значно змі­нюється. Так, перетворення води на пару збільшує її об'єм у 1700 разів, що може призвести до технологіч­ного браку і нещасних випадків. Наприклад, заливка розтопленого металу у вологі форми для лиття руйнує їх. Виникає загроза викиду бризок металу.

Температура кипіння залежить від тиску атмосфери над поверхнею розплаву речовини. При підвищенні цьо­го тиску температура кипіння підвищується, при зни­женні — знижується.

Теплопровідність— властивість матеріалу прово­дити тепло. Швидкість передачі тепла різна в різних матеріалів. Тому їх поділяють на такі, що добре пере­дають тепло (теплопровідні), і погано його передають (нетеплопровідні, термоізоляційні). До перших відно­сять переважно метали та їх сплави, до других — кера­міку, скло, пластмасу та інші.

Коефіцієнт теплопровідності — кількість тепла, яке проходить за 1 год від нагрітої частини тіла до холод­ної на відстань, що дорівнює 1 м, за умови, що різниця температур становить 1 °С, а поперечний переріз тіла — І ьш². Еталоном теплопровідності вважають срібло. Теп­лопровідність його становить 100 А, золота -- 68 А. Погано проводять тепло пластмаси та кераміка. Тепло­провідність має велике значення при застосуванні ко­ронок, півкоронок і вкладок із металу, що можуть спри­чинити термічні подразнення кукси зуба. Щоб запобігти цьому, використовують матеріали з малою теплопровід­ністю (пластмаси, кераміку) або фіксують металеві про­тези на цементи з низькою теплопровідністю.

Іноді пластмасові базиси знімних протезів, які по­кривають піднебіння і комірковий відросток, спричи­нюють порушення теплообміну між слизовою оболон­кою і зовнішнім середовищем. Це призводить до пато­логічних змін слизової оболонки ротової порожнини під базисом. Користуватися протезом у таких випадках неможливо. Щоб усунути такі негативні явища, необ­хідно виготовити знімні протези з металевим базисом, який має більшу теплопровідність, ніж пластмаса.

Електропровідність— властивість матеріалу (про­відника) проводити електрострум. її вимірюють в одини­цях питомої провідності. Величину, обернену до провід­ності, називають опором. Зуботехнічні матеріали мають різну електропровідність, яка залежить від активності вільних електронів. У ротовій порожнині між матеріа­лами з різними електричними потенціалами виникають електрорушійна сила (ЕРС), гальванічні струми. Вони можуть зумовити корозію металів протеза і появу не­приємних відчуттів у роті.

Теплове розширення. Усі матеріали під час нагрі­вання і охолодження змінюють лінійні розміри і об'єм. Ця властивість у різних матеріалів неоднакова і визна­чається коефіцієнтом розширення.

Коефіцієнт лінійного розширення — це величина подовження зразка завдовжки 1 м під час нагрівання його на і"С за температури середовища 20 °С. Коефі­цієнт об'ємного розширення дорівнює потроєному ко­ефіцієнту лінійного розширення. Величину лінійного розширення вимірюють дилатометром. Зразок матеріалу поміщають у дилатометр і нагрівають. Стрілка приладу показує абсолютну величину розширення за даної тем­ператури. При виготовленні ортопедичних конструкцій необхідно враховувати величину теплового розширен­ня і усадку матеріалів для внесення поправок до розмі­рів виробу відповідно до розмірів дефекту (вибір від­повідних формувальних мас, що компенсують усадку під час відливки деталей). Коли ортопедична конструк­ція з кількох матеріалів у процесі виготовлення підда­ється термічній обробці, необхідно, щоб матеріали, які входять до її складу, мали приблизно однакові коефі­цієнти теплового розширення, інакше у виробі можуть утворюватися тріщини.

Щільне з'єднання матеріалів із різними властивос­тями за допомогою адгезії можливе за умови тісного прилягання їх поверхонь. На відстані в декілька мік­рон (виключно мала величина) сили міжмолекулярно­го притягання вже не діють і адгезія не виникає, а з'єд­нання здійснюється механічним контактом нерівностей поверхонь, що прилягають одна до одної. Коли контакт­но з'єднані матеріали мають близькі чи однакові коефі­цієнти лінійного розширення, то під час нагрівання та охолодження їх розміри змінюються однаково, що прак­тично не впливає на міцність їх зв'язку. При різних ко­ефіцієнтах лінійного розширення коливання темпера­тури спричинюють неоднакові зміни розмірів (на де­сятки і сотні мікрон) матеріалів, що з'єднуються. При цьому адгезія зникає і міцність з'єднання різко змі­нюється.

Матеріали, які використовують для відновлення зруйнованих коронок зубів, повинні мати коефіцієнти лінійного розширення, що максимально близькі до та­ких у тканинах зуба (8'10~⁶). Такі коефіцієнти мають, наприклад, стоматологічні цементи і фарфор (9-Ю"⁶). Акрилові пластмаси мають коефіцієнт теплового роз­ширення в 10 разів більший, ніж тканини зуба, що по­яснює відсутність адгезивного зв'язку пластмасових пломб із тканинами зуба.

Колірматеріалу дозволяє відрізняти один матеріал від іншого, а також визначати, в якому стані він пе­ребуває (нагрітий чи ні). Метали змінюють свій колір залежно від температури нагрівання. Так, за темпера­тури 200 °С метал набуває блідо-рожевого кольору, 800-900 °С - солом'яно-жовтого, 1000 —1300°С і ви­ще — білого.

Пластичні й керамічні маси забарвлюють у кольори, притаманні тканинам ротової порожнини: базиси — у рожевий колір (як слизова оболонка), штучні зуби і фасетки незнімних протезів — у колір природних зу­бів. Протези, які заміщають косметичні дефекти, виго­товляють із матеріалів, які в разі тривалого користу­вання не змінюють свій колір.

Колір допоміжних стоматологічних матеріалів особ­ливого значення не має. Зуботехнічний віск забарвлю­ють у різні кольори тільки для того, щоб легше відріз­нити один вид воску від іншого.

Механічні властивості матеріалів. Зубний протез у ротовій порожнині зазнає навантажень, які ство­рюють напруження в протезі від дії різних сил (стис­кання, розтягування, згин тощо). Коли напруження в протезі перевищує сили міжмолекулярного зчеплення в матеріалі, то відбувається його деформація або руйну­вання. Для визначення міцності, твердості, пружності, пластичності, в'язкості та втоми матеріалу його спеці­ально випробовують (на стискання, розтягування, удар, згин, скручування та ін).

Міцність— властивість матеріалу чинити опір і бути стійкими до дії механічних сил у ротовій порожнині,

які здатні спричинювати деформацію металу чи його руйнування. Руйнування матеріалу під впливом стис­кання, розтягування та інших сил при незначній плас­тичності спостерігається в крихких матеріалах. Інші матеріали, особливо метали, більш в'язкі й пластичні. Вони руйнуються після значних, нерідко пластичних деформацій. Більшу інформацію про механічні власти­вості матеріалу дає випробовування його на розтягу­вання і стискання. Стандартні зразки матеріалів цилін­дричної чи плоскої форми випробовують у спеціальних машинах, де можна встановлювати різні силові режими випробовувань. Величина прикладеної сили визначає силу опору матеріалу при переході від пружного стану до пластичного. При цьому відбувається подовження зразка — пластична деформація (мал. 1, діаграма на­вантаження від точки 0 до точки а). Текучість матері­алу характеризує подовження зразка без подальшого збільшення навантаження (на діаграмі це крива до точ­ки б). Межа текучості — навіть невелике навантаження

Видовження

Мал. 1. Діаграма розтягування мало вуглецевої сталі: а — межа пружності; б — межа текучості; Р — межа пропорційності;

призводить до значного подовження зразка і його роз­риву (точка б на діаграмі). Міцність матеріалу розра­ховують, розділивши величину мінімального наванта­ження, за якого настає руйнування, на величину площі поперечного перерізу зразка, і виражають у кілограмах сили (кгс) на 1 мм², що і є межею міцності матеріалу на розтягування. Вона залежить від будови матеріалу, його агрегатного стану та Ін. Цілеспрямовано змінюю­чи фактори, від яких залежить міцність матеріалу, мож­на значно її підвищити.

Так, під час пресування частинки матеріалу збли­жуються між собою, що збільшує сили міжмолекуляр­ного зчеплення, унаслідок чого підвищується його міц­ність. Збільшення розміру молекул пластмас та зміна їх структури при введенні спеціального зшивального агента підвищує їх міцність. Підвищення міцності ма­теріалу досягають і шляхом дотримання певного режи­му термічної і механічної обробки (наклеп, полімериза­ція тощо), а також легуванням — уведенням до сплаву компонентів, що змінюють його міцність, твердість та інші властивості. Так, золото для зміцнення легують міддю, сріблом та іншими металами, залізо — нікелем, титаном, хромом тощо.

Твердість— здатність матеріалу чинити опір дефор­мації на поверхні зразка при механічній дії іншого, більш твердого тіла, заданої форми і розміру, яке не змінюється під час дослідження. Досліджувати мате­ріал на твердість можна різними методами. Найпрості­ший метод — це метод Мооса. Твердість матеріалу ви­значають шляхом нанесення подряпин (рисок) на зразок матеріалу іншими матеріалами, підібраними в певній (зростаючій) послідовності за їх твердістю: 1) тальк; 2) гіпс; 3) вапняний шпат; 4) плавиковий шпат; 5) апа­тит; 6) польовий шпат; 7) кварц; 8) топаз; 9) корунд; 10) алмаз.

Твердість досліджуваного матеріалу дорівнює твер­дості матеріалу, який першим робить подряпину на по­верхні зразка, мінус 1 за шкалою Мооса. Так, якщо подряпина нанесена корундом (№ 9), твердість досліджуваного матеріалу дорівнює 8. Цей метод неточний. Частіше застосовують інші методи визначення твердості матеріалу.

Твердість за Брінеллемвизначають за допомогою пресів і загартованої кульки діаметром (5 ± 0,01) мм при певному навантаженні протягом 10 — 60 с. Твердість за Брінеллем — це відношення навантаження на куль­ку в кілограмах сили до площі поверхні утвореної ямки (заглиблення) у мм². На практиці користуються табли­цею, де за діаметром кульки, глибиною ямки і величи­ною навантаження визначають твердість матеріалу.

Твердість за Роквелом. У досліджуваний зразок (завтовшки не менше ніж 1,5 мм) вдавлюють алмазний конус із кутом при вершині 120° або сталеву загарто­вану кульку діаметром 1,59 мм. При дії початкового (10 кгс) та кінцевого (100 кгс або 150 кгс) навантажен­ня твердість зразка визначають за різницею глибин, на які проникає конус або кулька.

Твердість за Віккерсом.У досліджуваний зразок вдавлюють чотиригранну алмазну піраміду з кутом при вершині 136°. Твердість визначають за величиною тис­ку на одиницю поверхні відбитка (заглиблення) у кіло­грамах сили на 1 мм².

Твердість визначає опір матеріалу зносу та довговіч­ність апаратів і протезів, їх гігієнічність. Базиси проте­зів, виготовлені з твердих матеріалів, більш гігієнічні за рахунок гладенької поверхні, на якій не затримуються

залишки їжі.

Коли природний зуб із неушкодженою емаллю на жувальній поверхні контактує зі штучним зубом антагоністом, виготовленим із фарфору, то буде стиратися природний зуб, бо твердість фарфору у 2 рази переви­щує твердість емалі (600 кгс/мм і 300 кгс/мм² відпо­відно).

Штучні зуби, виготовлені з пластмаси, нержавіючої сталі, сплавів золота і срібла, що розміщуються навпро­ти природних зубів, більше стираються, бо їх твердість менша за твердість емалі зуба. Твердість дентину зуба в 5 разів менша від твердості емалі. Тому природні зуби, жувальні поверхні яких не покриті емаллю, стира­ються більш інтенсивно, ніж штучні зуби (крім штучних зубів із пластмаси — най м’якшого матеріалу).

Пружність— це властивість матеріалу чинити зрос­таючий опір, змінювати свої розміри та форму при дії деформівних сил і повертатися у початковий (вихід­ний) стан після зняття навантаження.

Межею пружності є максимальне навантаження, яке діє на одиницю площі поперечного перерізу матеріалу, після зняття якого досліджуваний зразок повертаєть­ся у вихідний стан. При навантаженні, яке перевищує межу пружності, зразок необоротно змінює свої розмі­ри і форму (залишкова деформація) або руйнується. Пружність матеріалів ураховують під час виготовлен­ня частин ортопедичних конструкцій: пружин, дуг, кламерів.

У деяких випадках пружність матеріалів утруднює проведення технологічних процесів. Так, штампування металевих коронок можливе, коли сплав перебуває в стані найменшої пружності. Велике значення має пруж­ність для відбиткових матеріалів. Сплави металів мають різну пружність залежно від їх механічної і термічної обробки. Кування, протягування і загартування збіль­шують пружність матеріалів, а випалювання зменшує її. Зубопротезні матеріали виявляють пружність у пев­них температурних інтервалах. У металів і їх сплавів ці інтервали досягають сотень градусів, а в базисних пластмас — десятки градусів.

Пластичність— це властивість матеріалу під дією навантажень змінювати свою форму і зберігати її після зняття навантаження. Усі пластичні матеріали виявля­ють стійку пластичну деформацію. Пластичність мате­ріалу може бути збільшена за певної температури (на­приклад, випалювання металевих деталей). Але за де­яких температур пружність збільшується, пластичність зменшується.

Втома матеріалу— властивість матеріалу руйнува­тися під дією багаторазових навантажень. У матеріалі з'являються мікротріщини, число яких із часом поступово збільшується, і внаслідок зовні непомітного проце­су конструкція чи деталь руйнується. Звичайно перші осередки руйнування виникають на ділянках протеза з внутрішнім напруженням, неоднорідною структурою, порами, нерівною поверхнею. Характерно, що матеріал може руйнуватися не в момент прикладання великої си­ли, а під впливом мінімальних навантажень, тобто сил, значно менших від межі пружності матеріалу. Такі си­ли діють на протез під час жування. Явище втоми мате­ріалів у зубопротезній практиці зустрічається часто: перелом базисної пластинки в місці найбільшого зги­нання, відрив консольного зуба, віддам кламера тощо. Боротьба з утомою матеріалів ведеться в різних напрям­ках. Головний з них — суворе дотримання технології виготовлення виробів, а також застосування способів їх зміцнення: хімічна і термічна обробка, загартування, високоякісна обробка поверхні, надання раціональних конструктивних форм.

В'язкість— властивість матеріалу під дією наван­таження витягуватися (змінювати свою форму), не руй­нуючись. Протилежною властивістю є крихкість. Для визначення в'язкості застосовують метод розтягування матеріалу на розрив у спеціальних приладах. Вимірю­ють довжину досліджуваного стержня до розтягування (руйнування) і після нього.

Відношення кінцевої довжини до початкової, вира­жене у відсотках, називають відносним видовженням, яким і характеризується в'язкість. При видовженні ма­теріалу змінюється площа поперечного перерізу зразка (пропорційно його видовженню). Цю властивість слід ураховувати при виготовленні металевих коронок, дета­лей апаратів і складних щелепних протезів, а також при виборі сплавів металів для ортопедичних конструкцій. Деформація.При дії зовнішнього навантаження тверді тіла можуть змінювати свою форму і структуру. Зміна взаємного розміщення і відстані між певними точ­ками твердого тіла називають деформацією. Найчасті­ше (при розтягуванні, стисканні, згинанні, скручуван­ні) виникають прості види деформації.

Деформації можуть бути пружними, коли після при­пинення дії сил тіло набуває первинної форми, або плас­тичними, при яких тіло змінює свою форму. Зубні про­тези мають складну конфігурацію (форму), унаслідок чого при дії зовнішніх сил в одному місці в різних його частинах виникають різні види деформацій. Уникнути їх повністю неможливо. При виборі матеріалу для зуб­ного протеза, визначенні форми, розміру і товщини окремих його частин необхідно враховувати можли­ву величину деформації і використовувати пружні ма­теріали, тоді деформації будуть пружними. Пластичні деформації виникають на різних технологічних етапах виготовлення ортопедичних конструкцій (штампування коронок, формування пластмас, зняття відбитків). У цих випадках без зміни форми матеріалу виготовити орто­педичні конструкції неможливо.

Хімічні властивості матеріалів. Одна з основ­них вимог до конструкційних зуботехнічних матеріа­лів — це їх хімічна інертність. Ортопедичні конструк­ції в ротовій порожнині постійно омиваються слиною, контактують з їжею, яка містить різні хімічні речовини. Вони є хімічно активним електролітом, що за наявності на зубах металевих протезів, пломб із різних метале­вих сплавів часом призводить до появи гальванічного струму. Силу такого струму обумовлює концентрація іонів водню в слині. Остання може бути за своєю реак­цією кислою (рН від 7,0 до 5,2), нейтральною (рН 7,0) або лужною (рН 7,0 — 7,8). Зазвичай слина буває слаболужною. Гальванічний струм малої напруги (мікрострум) виникає при електрохімічній корозії сплавів ме­талів у ротовій порожнині. Він може також виникну­ти при застосуванні для протезів сплавів, що стійкі до корозії, але мають різні електрохімічні потенціали та електропровідність.

У слині постійно відбувається процес електролізу з утворенням іонів металів. Виникають і хімічні реакції, при яких можуть утворюватися шкідливі для організму речовини. Ці явища зумовлені наявністю в ротовій по­рожнині різнорідних за своїми хімічними властивостями матеріалів. Електрохімічні процеси можуть спричи­нити: 1) захворювання пацієнта від дії мікроструму чи токсичної дії речовин, що утворюються під час хіміч­них реакцій; 2) корозію матеріалу протеза, яка погір­шує його міцність і структуру. Тому конструкційні ма­теріали повинні бути стійкими до корозії.

При виготовленні ортопедичних конструкцій мате­ріали зазнають дії різних факторів, які спричинюють виникнення активних хімічних процесів. Під час нагрі­вання металевих сплавів відбувається їх окиснення, що може погіршувати їх механічні властивості. Під дією кислот і їх сумішей (вибілювання) розчиняються метали. За наявності в ротовій порожнині протезів, виготов­лених із недостатньо хімічно стійких матеріалів, вини­кає гальванічний ефект — електроліз із розчиненням анода, унаслідок чого окремі метали сплаву протеза розчиняються і на його поверхні виникають дефекти: шорсткість, плями. Можливе і руйнування протеза.

Пацієнт, який користується протезами з різних спла­вів, іноді скаржиться на неприємні відчуття: металевий присмак, поколювання (явище гальванізму). Такі про­тези необхідно замінити на інші, зроблені з однорідних (з подібними властивостями) металів.

Під час виготовлення ортопедичних конструкцій із пластмаси відбувається укрупнення її молекул (поліме­ризація, поліконденсація). Під час полімеризації моле­кули низькомолекулярних речовин (мономерів) зв'язу­ються в полімерні ланцюги (без звільнення побічних продуктів реакції — води, спирту та ін.). Процес полі­меризації оборотний, під час нагрівання можливе роз­щеплення молекул полімеру на молекули мономера.

Під час поліконденсації з'єднання молекул супрово­джується утворенням деяких побічних продуктів реак­ції (вода, спирт та ін.). Процес поліконденсації необо­ротний, структура утвореного полімеру відрізняється від структури мономерів.

Окисно-відновні реакції.Окисненням називається процес віддавання атомами чи іоном електронів, при якому елемент, що віддає електрон, є відновником. Коли атом чи іон приймає електрон, то він відновлюється і водночас є окисником. Окиснення і відновлення — це два процеси, що перебігають одночасно і не можуть існувати незалежно один від одного. Окисно-відновний процес спричинює корозію металів.

Корозія— руйнування металів (чи їх сплавів) під впливом навколишнього середовища. Розрізняють хі­мічну, газову і електрохімічну корозію. Хімічна коро­зія виникає внаслідок взаємодії металу з хімічними ре­човинами (вибілювання металів кислотами), газова — унаслідок контакту металу з газом (кисень, хлор та ін.), що призводить до утворення оксидів металу і солей. Електрохімічна корозія — це окиснення металу, яке супроводжується виникненням гальванічного струму в ротовій порожнині. Цей вид корозії є наслідком внутрішньоструктурних процесів у виробі, обумовлених елект­рохімічними властивостями елементів, які входять до складу металу (чи сплаву), За характером пошкоджен­ня корозія буває: 1) рівномірною, коли пошкоджується вся поверхня металу, при цьому механічна міцність ви­робу змінюється незначно; 2) місцевою, коли пошкоджу­ються окремі ділянки металу. Причини місцевої коро­зії — наявність включень у металі, неоднорідність його структури, внутрішнє напруження; 3) міжкристалічною, що виникає внаслідок порушення зв'язку між криста­лами. Внутрішньоструктурна корозія зумовлює руйну­вання металу. Зовнішній вигляд поверхні виробу при цьому може навіть не змінюватись, однак міцність його різко зменшується. У деяких випадках унаслідок ко­розії може зруйнуватися припій, який з'єднує частини стальних зубних протезів. Окремі ділянки протезів із дорогоцінних металів можуть змінювати свій колір і ста­ють менш міцними.

Один із компонентів пластмас, які застосовують для виготовлення ортопедичних конструкцій, — мономер (складний ефір однієї з кислот акрилової групи). Виго­товлення якісного пластмасового виробу можливе тіль­ки за умови повної полімеризації мономера. У разі не­повної полімеризації залишковий мономер спричинює

подразнення слизової оболонки ротової порожнини під протезом, погіршує механічні властивості протеза. Знан­ня хімічних властивостей матеріалів дозволяє керувати хімічними процесами під час виготовлення виробів, ви­значати їх інтенсивність і тривалість. До таких процесів відносять появу і видалення окалини металевих спла­вів (вибілювання), полімеризацію пластмас, кристалі­зацію гіпсу, горіння тощо.

Конструкційні зуботехнічні матеріали, які випускає промисловість, проходять спеціальну перевірку на хі­мічну стійкість, сумісність із рідиною ротової порожни­ни. Велику хімічну стійкість мають: нержавіюча сталь, кобальтохромові сплави і сплави на основі золота, пла­тини і паладію, акрилові пластмаси. Металеві сплави покривають дуже тонкою оксидною плівкою, яка захи­щає метал від окиснення і подальшої корозії.

Технологічні властивості матеріалів. Ков­кість— властивість матеріалу набувати певної форми під дією сили тиску (кування, штампування) і збері­гати її після припинення дії сили. Ковкість матеріалу залежить від його пластичності та в'язкості. Вона влас­тива більшості сплавів металів і майже відсутня в плас­тичних масах. Добру ковкість виявляють нержавіюча сталь, сплави на основі золота, срібла, паладію. Куван­ня застосовують для надання металевій гільзі поперед­ньої форми коронки.

Вальцювання— виготовлення напівфабрикатів за допомогою обтискувальних валиків зі злитків різних форм (труби, рейки, лист). У стоматології вальцюван­ням зі злитків виготовляють напівфабрикати для коро­нок, кап, трубок, стрічок для кілець, фольги для ков­пачків.

Лиття— виготовлення виробу шляхом заливки роз­плавленого металу у форму для лиття. Ливарні власти­вості матеріалу визначаються здатністю його в рідкому (розплавленому) або пластифікованому стані заповню­вати форму для лиття, або пресформу, утворюючи під час охолодження щільні відливки. Ці властивості зумов­лені текучістю, усадкою і ліквацією сплавів металів і текучістю пластмас. Текучість сплавів металів проявля­ється тільки в розплавленому стані, а текучість багатьох пластичних мас підвищується при додаванні до маси рідких фракцій тих самих сполук або інших пластифі­куючих речовин. Ступінь текучості визначають за повно­тою заповнення матеріалом вигинів форми для лиття.

Паяння— жорстке з'єднання частин металевих де­талей виробу за допомогою іншого присадочного металу (сплаву). Спаюваність — властивість сплаву деталей і частин виробу з'єднуватися припоєм. Вона залежить від багатьох факторів: фізичного стану матеріалів, які підлягають паянню, наявності оксидної плівки, складу припою та ін. Наприклад, деталі з нержавіючої сталі погано паяються олово-свинцевим припоєм, а сплави алюмінію зовсім не паяються.

Наклепка — зміна мікроструктури і фізико-хімічних властивості сплаву під впливом механічної обробки (кування, штампування, протягування та ін.). Зокрема, збільшуються твердість і міцність, різко зменшується його пластичність і в'язкість. Подальша холодна меха­нічна обробка деталі тиском протипоказана, оскільки можливе її руйнування. Для усунення наклепки засто­совують термічну обробку сплаву (випалювання) за пев­них температур.

Усадка — зменшення об'єму відлитої деталі (виро­бу) під час застигання (кристалізації) розплавленого металу в ливарній формі. Швидкість застигання мета­лу в стовщених місцях лиття менша, ніж у тонких, де метал твердіє раніше. Розплавлений метал "відтягується" до ділянок із більш швидкою кристалізацією і утворює там мікрокристалічну структуру. У місцях стовщення утворюється великокристалічна структура. Унаслідок нестачі металу в місцях стовщення утворюються уса­дочні раковини, які звичайно виникають у верхній час­тині відливка. Усадочні раковини, внутрішнє напру­ження (від усадки), неоднакові розміри кристалів на різних ділянках відливка, крупнозерниста структура сплаву погіршують механічні й антикорозійні власти­вості виробу.

Біологічні властивості. Матеріали ортопедич­них конструкцій у ротовій порожнині можуть справля­ти несприятливий вплив на біологічне середовище. Тому вони повинні відповідати певним вимогам: 1) не спри­чинювати патологічні зміни в тканинах і рідинах, з яки­ми вони контактують; 2) не змінювати мікрофлору ро­тової порожнини; 3) не порушувати мітотичний процес; 4) не впливати на рН слини та їжі; 5) не порушувати температурну, смакову й тактильну чутливість тканин ротової порожнинита кровообіг у них.

Усі зуботехнічні матеріали до впровадження їх у практику проходять спеціальну перевірку на біологіч­ну інертність.

Запитання для самопідготовки

1. Чому зубному техніку необхідно знати зуботехнічне матеріалознавство?

2. Класифікація матеріалів, які застосовують в орто­педичній стоматології.

3. Вимоги до конструкційних матеріалів.

4. Які сили діють на протез під час жування? їх вели­чина і характер дії.

5. Вимоги до основних зуботехнічних матеріалів.

6. Вимоги до допоміжних зуботехнічних матеріалів.

7. Біологічні властивості зуботехнічних матеріалів. Вимоги до них.

8. Основні показники фізичних властивостей зуботех­нічних матеріалів.

9. Поняття про густину матеріалу. Одиниця густини.

10.Метод розрахунку кількості металу, необхідної для лиття конструкції за восковою копією.

11.Агрегатні стани речовин. Навести приклади речо­вин, які перебувають у різних агрегатних станах,їх застосування.

12.Поняття про плавлення. Легкоплавкі й тугоплавкі метали.

13.Кипіння матеріалів. Питома теплота газо- і паро­утворення.

14. Поняття про теплопровідність матеріалів, її значен­ня для зубного протезування.

15. Провідність електроструму і опір струму. їх зна­чення для зубного протезування.

16. Теплове розширення, коефіцієнти лінійного і об'єм­ного розширення. Значення теплового розширення матеріалів для зубного протезування.

17.Поняття про адгезію.

18. Порівняльна характеристика коефіцієнтів лінійно­го розширення окремих зуботехнічних матеріалів і природних зубів.

19. Значення кольору металів для визначення темпера­тури їх нагрівання.

20.Механічні властивості матеріалів.

21. Дайте визначення термінам "міцність" і "крихкість"матеріалів.

22. Діаграма навантажень зуботехнічних матеріалів (пружний стан, пластичний стан, текучість).

23. Що таке міцність матеріалу на розтягування і стис­кання?

24. Способи зміцнення матеріалів, сплавів металів і пластмас.

25. Твердість матеріалу. її значення для зубного проте­зування.

26. Методи дослідження матеріалів на твердість (за Моосом, Брінеллем та ін.).

27. Характеристика твердості штучних зубів і коронок (порівняно з природними зубами).

28. Пружність матеріалу. її значення для зубного про­тезування.

29. Назвіть технологічний етап виготовлення незнімного зубного протеза, коли пружність матеріалу неба­жана.

30. Пластичність матеріалу. її значення для технології виготовлення ортопедичних конструкцій.

31. Як можна збільшити пластичність матеріалу? На­ведіть приклади.

32.Поняття про втому матеріалу.

33. Значення втоми матеріалів для зубного протезуван­ня. Шляхи боротьби з нею.

34. В'язкість матеріалів. Методи її визначення.

35. Деформація. її види і значення для ортопедичної стоматології.

36. Хімічні властивості зуботехнічних матеріалів.

37. Хімічна дія слини та їжі на металеві ортопедичні конструкції.

38. Поняття про електрохімічну активність металів. Її значення для зубопротезування.

39. Причини виникнення гальванічних струмів у рото­вій порожнині.

40. Наслідки електрохімічних процесів, що виникають у ротовій порожнині.

41. Вплив електролізу в ротовій порожнині на незнімні зубні протези.

42. Які ускладнення можуть виникнути, якщо зубні про­тези виготовлені з різнорідних сплавів?

43. Явища полімеризації і поліконденсації.

44. Поняття про окисно-відновні реакції. їх характерис­тика і значення.

45. Що таке корозія металу? її види.

46. Вплив порушення умов полімеризації пластмасово­го протеза на його якість.

47. Що таке ковкість? Застосування ковкості під час виготовлення ортопедичних конструкцій. Наведіть приклади ковких матеріалів.

48. Що таке вальцювання? Його застосування в орто­педичній стоматології.

49. Що таке лиття? Ливарні властивості матеріалу.

50. Умови, за яких сплави металів і пластмаси прояв­ляють текучість.

51. Що таке паяння? Від чого залежить спаюваність сплаву?

52. Поняття про наклепку. Методи усунення наклепки.

53. Поняття про усадку. Усадочні раковини, причини їх виникнення.