Вы здесь

Твердые оттискные материалы

Твердые оттискные материалы подразделяются на два класса — необратимые и обратимые. К необратимым относят цинк-оксидэвгенольные материалы и гипс, к обратимым — термопластичные оттискные компаунды.

Цинкоксидэвгенольные оттискные материалы. История создания структурирующихся цинкоксидэвгенольных систем восходит к 80-м годам прошлого столетия. Впервые структурирующийся на основе окиси цинка и гвоздичного масла материал был предложен для стоматологических целей в 1887 г. До 1930 г. цинкоксидэвгенольные материалы широко использовались только для облицовки полости зуба, защиты пульпы, создания временных пломб, в качестве паллиативных и бактерицидных средств при лечении кариозного повреждения ткани зуба. Возможность создания быстроструктурирующихся при комнатной температуре компаундов, нетоксичность, высокая пластичность до структурирования цинкоксидэвгенольных систем позволили создать гамму высокоэффективных оттискных материалов. Цинкоксидэвгенольные пасты широко используются в клинической стоматологии для получения точных оттисков беззубых челюстей с незначительными поднутрениями или без поднутрений.

Некоторые дефекты оттисков и причины их возникновения



Впервые цинкоксидэвгенольные оттискные материалы были описаны в 1934 г. R. A. Ross, а в 1935 г. стоматологическая фирма «Кегг» (США) начала выпускать оттискной материал пасту Келли. В опубликованном R. A. Ross исследовании вписывается материал типа порошок — жидкость. При их смешении -образуется структурирующаяся паста для оттисков. Порошок (процент по массе): окись цинка — 85, измельченная канифоль — 15. Жидкость (процент по массе): гвоздичное масло — 60, канадский бальзам — 35, перуанский бальзам — 5.

В настоящее время цинкоксидэвгенольные материалы выпускают в форме двух паст в тубах. Такая фасовка облегчает дозировку паст при помощи мерной линейки при замешивании. Пасты окрашивают в различные цвета для облегчения визуального контроля однородности смеси паст.

Эластичные оттискные материалы

Цинкоксидэвгенольные материалы должны соответствовать следующим основным медико-техническим требованиям:

  • 1) паста при введении в полость рта должна обладать высокой пластичностью, позволяющей воспроизводить микрорельеф тканей с точностью до 2—3 мкм;
  • 2) структурирование должно в основном завершаться в течение 3—5 мин;
  • 3) усадка не должна превышать через 6 ч 0,02%, а через 24 ч 0,14—0,15%;
  • 4) паста не должна раздражать слизистую оболочку полости рта.

Цинкоксидэвгенольные материалы отличаются исключительно высоким клиническим эффектом, и их применение особенно показано при беззубых челюстях со значительной атрофией альвеолярных отростков. Отечественной промышленностью и зарубежными фирмами выпускается широкий ассортимент оттискных цинко-ксидных материалов (табл. 53).

Некоторые цинкоксидэвгенольные оттискные материалы отечественного и зарубежного производства

Состав. Цинкоксидэвгенольные оттискные материалы представляют собой наполненные компаунды на основе структурирующейся системы окись цинка — эвгенол. В состав цинкоксидэвгенольных материалов входят следующие основные компоненты: окись цинка, эвгенол или гваякол, наполнители, ускоритель структурирования, канифоль, бальзам для ослабления раздражающего Действия эвгенола, пластификатор, красители.

В основе процесса структурирования цинкоксидэвгенольных систем лежит химическая реакция взаимодействия окиси цинка с эвгенолом и поглощение непрореагировавшего эвгенола.

Продукт реакции эвгенолят цинка — кристаллическое вещество, которое, не плавясь, разлагается при температуре 240—245 °С. Эвгенолят цинка нерастворим в ряде органических растворителей (бензол, толуол, эфир и др.). Процесс структурирования цинкоксидэвгенольной системы не является единственным в своем ряде. Эвгенол может быть заменен некоторыми другими фенолзамещенными, а окись цинка — окисями некоторых других металлов. Из различных фенолзамещенных окись цинка реагирует с эвгенолом (I), гваяколом (II) и метилгваяколом (III):

Это обстоятельство позволяет создавать оттискные цинко-ксидгваякольные материалы. Такой материал создан М. М. Тернером, Р. М. Рапопортом, В. Н. Батовским И. С. Copeland (1955) обнаружил, что реакционно-способными являются только те фенолзамещенные, которые имеют метоксильные группы — ОСН3 в ортоположении.

При взаимодействии окиси цинка с эвгенолом или гваяколом образуется, в зависимости от условий проведения реакции и соотношения исходных компонентов, пастообразный или твердый продукт. Приготовленная в эквимолекулярном соотношении цин-коксидэвгенольная система (1 моль ZnO на 2 моля эвгенола) не структурируется. Для структурирования необходим значительный избыток ZnO. М. М. Гернер и Р. М. Рапопорт установили оптимальное соотношение ZnO/C10H12O2 для получения оттискных материалов с требуемым комплексом свойств. На один моль ZnO необходимо брать 0,148 моля эвгенола (C10H12O2). Поскольку реакция взаимодействия окиси цинка с эвгенолом даже при избытке ZnO не протекает количественно, в продукте структурирования (оттиске) содержатся свободный эвгенол и окись цинка. Отверждение рассматриваемых систем обусловлено взаимодействием окиси цинка и эвгенола (гваякола) , поэтому оттискные материалы готовят в виде раздельно хранимых двух паст, одна из которых содержит ZnO, вторая гваякол или эвгенол. Для изготовления оттискного материала существенное значение имеет степень химической активности окиси цинка. В зависимости от активности ZnO время структурирования изменяется более чем в 10 раз.

Структурирование бинарной системы окись цинка — эвгенол протекает медленно. Для создания оттискного компаунда необходимо, чтобы структурирование завершалось в течение нескольких минут. Ускоряющее действие оказывают некоторые минеральные соли и кислоты, а также органические кислоты. Ускорение зависит как от природы ускорителя, так и от его концентрации. При малых концентрациях влияние различных ускорителей практически одинаково, но при относительно больших существенно различается (табл. 54).

Влияние природы и концентрации ускорителя на время схватывания цинкоксидэвгенольных смесей

Как показали исследования М. М. Тернера и Е. Б. Брояков-ской, наиболее активными ускорителями являются соли цинка. Введение 1,5—2% ацетата цинка обеспечивает заданные сроки структурирования компаунда. Поскольку эвгенол и гваякол могут реагировать с ацетатом цинка, его вводят в состав пасты, содержащей окись цинка. Скорость отверждения цинкоксидэвгенольных компаундов регулируют как ускорителями, так и степенью активности ZnO.

Для получения пасты необходимой консистенции, уменьшения усадки и липкости в состав компаунда вводят наполнители. В качестве наполнителей используют тальк, каолин, тонкоиз-мельченный мел. Некоторые наполнители влияют не только на конечные свойства продукта отверждения, но и на скорость структурирования. При использовании одного мела получается паста необходимой консистенции, но реакция ускоряется настолько, что использование ее по назначению становится невозможным. Тальк и каолин обеспечивают получение высокопластичной пасты, но несколько замедляют процесс схватывания. Паста высокого качества с необходимой жизнеспособностью получается при введении в определенном соотношении мела, талька и каолина. Применение комбинированного наполнителя решает одновременно и проблему создания двух исходных пастообразных систем, из которых одна содержит эвгенол, а другая — окись цинка.

Ускорению процесса структурирования цинкоксидэвгеноль-ной системы способствует также канифоль (ее основная составная часть — абиетиновая кислота). Канифоль уменьшает липкость пасты и обеспечивает необходимую консистенцию материала. Наилучшие результаты достигаются при использовании модифицированной канифоли гидрогенизированной или диспропорционированной. Модифицированная канифоль дает более стойкую, не расслаивающуюся во времени пасту. Для устранения явления кристаллизации канифоли в пасту можно вводить 4% натуральной сосновой живицы.

Неприятный для некоторых запах гвоздичного масла подавляется введением в компаунд мятного масла или перуанского бальзама. Раздражающее действие эвгенола (гваякола) эффективно устраняется небольшим количеством перуанского или канадского бальзама. Большой эффективностью обладает поливинилбутиловый эфир — бальзам Шостаковского, имеющий запах тертых свежих яблок. Отечественные материалы содержат этот бальзам. Для окраски паст используют жирорастворимые

пищевые красители. Эвгенольная паста не должна содержать более 20% эвгенола. Ниже приводятся некоторые примерные составы цинкоксидэвгенольных материалов (табл. 55).

Примерный состав цинкоксидэвгенольных и гваякольных оттискных материалов

Свойства. Структурирование цинкоксидэвгенольных систем обусловлено не только химическими реакциями, но и физико-химическими процессами непрореагировавшего эвгенола с продуктом реакции эвгенолятом цинка. Избыток окиси цинка может рассматриваться как наполнитель, адсорбирующий также эвгенол. Ускоряющее действие солей металлов не имеет однозначного объяснения и, по-видимому, есть результат их химического участия в протекающих при структурировании пооцессах. Эвгенол реагирует не только с окисями, но и с солями металлов. Образующиеся в водной среде ионы Zn2+ реагируют с эвгенолом Zn (CH3COO)2 + 2C10H12O2 ↔ 2CH3COOH + (C10H12O2)2Zn. Образующаяся уксусная кислота взаимодействует с ZnO.

Таким образом, в случае наличия в системе воды (небольшого количества) и ускоряющей соли окись цинка реагирует еще и через промежуточную стадию образования соли. Такой механизм подтверждается ускоряющим действием ангидрида уксусной кислоты в присутствии воды. В процессе структурирования одновременно протекают два процесса: образование звгенолята цинка и адсорбция им эвгенола. Структурирование заканчивается тогда, когда с ZnO прореагирует несвязанный эвгенол. С эвгенолом реагирует менее 25% ZnO.

Кривые зависимости времени и температуры структурирования цинкоксидэвгеноль-ной системы от вида окиси цинка, полученной при различных температурах пиролиза

На скорость структурирования оказывают влияние следующие основные факторы: природа окиси цинка, влажность, температура, введение солей — ускорителей структурирования, соотношение окись цинка/эвгенол. Определение времени отверждения наполненной системы окись цинка — эвгенол довольно сложно. Прежде всего это проявляется в затруднении установления и определении реперных точек начала и конца схватывания, а также выбора объективного метода фиксации этих точек. Критерием схватывания компаунда может служить показатель пенетрации. При этом за начало структурирования принимают время от начала замешивания до того момента, когда индентор (игла) пенетрометра, впервые погружаясь в образец пасты (при 23+2 °С), не дойдет до стеклянной пластинки. Время конечного схватывания определяют от начала замешивания до того момента, когда индентор впервые больше не проникает в пасту. Опускание индентор а производят каждую минуту. Реакция структурирования цинкоксидэвгенольной системы экзотермичная, и масимумы температурных кривых (см. рис. 58) могут служить более точными реперными точками конца структурирования компаунда. Вертикальные стрелки на рис. 58 показывают время схватывания по Вика. При сравнении этих данных с термометрическим методом (по пикам кривых) видно, что пено-метрический способ дает уменьшенные сроки схватывания. Существенное влияние на скорость структурирования оказывает природа окиси цинка. Время отверждения зависит от степени дисперсности окиси цинка, его удельной поверхности, однако этот фактор не является определяющим. Большую роль играют форма частичек ZnO и структура кристаллов. Мелкие кристаллы, обладающие напряжениями структурных решеток, более активны. Окись цинка, полученная пиролизом ZnCO3, активнее муфельной. Температура пиролиза влияет на степень напряжений в кристаллах и вследствие этого на активность ZnO.

Наибольшей активностью обладает ZnO, полученная при пиролизе карбоната при 350—400 °С. При повышении температуры пиролиза активность цинка падает (см. рис. 58). При 700—800°С образуются «мертвые» частички ZnO, которые практически не реагируют с эвгенолом. Таким образом, наилучшей окисью цинка для создания цинкоксидэвгенольных материалов является окись цинка, полученная пиролизом ZnCO3(ZnCO3 → ZnO + CO2) при 350—400 °С. На рис. 59 видно влияние времени нагрева ZnO, полученной пиролизом ZnCO3 при 600 °С и добавки воды при смешении окиси цинка с эвгенолом. Кривые показывают, что присутствие воды в системе является фактором, ускоряющим реакцию структурирования. Достаточно ввести в смесь паст каплю воды, чтобы резко ускорить процесс отверждения компаунда. В ходе структурирования при взаимодействии ZnO с C10H12O2 выделяется вода, которая ускоряет отверждение. Ряд минеральных и органических солей, органических кислот в незначительных количествах ускоряет структурирование цинкоксидэвгенольных систем.

Влияние воды и вида окиси цинка на скорость структурирования цинко-ксидэвгенолыюй системы.

В настоящее время нет общепризнанной теории, удовлетворительно объясняющей действие солей и кислот. Предполагают каталитическое действие ионов цинка или других металлов в сочетании с другими компонентами. Соотношение ZnO/C10H12O2 оказывает влияние не только на консистенцию продукта структурирования, но и на скорость отверждения. Повышение содержания эвгенола ведет к увеличению срока схватывания компаунда. Чем больше соотношение ZnO/C10H12O2, т. е. чем больше пасты окиси цинка в смеси, тем меньше время начального и конечного схватывания материала. Пасты теряют липкость до достижения окончательного отверждения. Потеря этого свойства не может служить показателем отверждения.

На время схватывания влияет продолжительность смешения паст. Чем продолжительнее и энергичнее замешивание, тем короче время схватывания. Повышение температуры сокращает время структурирования материала. Если компаунд содержит термопластичное вещество, которое размягчается при низкой температуре, то игла Вика проникает глубже в образец материала при более высокой температуре, в частности при 46 °С, чем при 37 °С, хотя в первом случае отверждение протекает быстрее. Оттиски из таких материалов необходимо охлаждать, как и при использовании термопластичных компаундов. На практике желательно иметь материалы с минимально необходимым временем схватывания. Смещение оттиска вероятнее при длительном времени от начала до конца схватывания. Смещение вызывает образование внутренних напряжений в материале, которые освобождаются после извлечения оттиска изо рта и приводят к деформации. Отсюда следует, что промежуток времени между началом и концом схватывания должен быть возможно меньшим.

Цинкоксидэвгенольные материалы дают самую маленькую усадку из всех применяемых в настоящее время оттискных материалов. Линейная усадка этих материалов составляет 0,1—0,15% после 24 ч экспозиции. Это обеспечивает получение исключительно точных оттисков и моделей. Материалы воспроизводят желобок размером 0,025 мм, т. е. отражают рельеф объекта с точностью до 2,5 мкм.

Цинкоксидэвгенольные оттискные материалы обладают удовлетворительными прочностными характеристиками. Прочность на разрыв дентола составляет 0,85—1 МН/м2. Остаточная деформация этих материалов 0,6%. При выведении цинкоксид-эвгенольного оттиска из полости рта возникает усилие до 4 Н/м2. С учетом этого для цинкоксидэвгенольных материалов установлена допустимая величина деформации сжатия, т. е. уменьшение длины образца под нагрузкой, выраженное в процентах. Материал соответствует стандарту, если деформация не превышает 12% при экспозиции сжимающего усилия на образец в течение 5 мин.



Применение. Цинкоксидэвгенольные и цинкоксидгвая-кольные компаунды являются материалами для получения оттисков с больших поверхностей оболочки, в особенности при беззубых челюстях. Эти компаунды обладают высокой эффективностью отображения и воспроизводят рельеф мягких тканей с большой точностью. Кроме того, они способны затвердевать во влажной среде и дают малую усадку, которая не снижает их достоинств. Высокая пластичность пасты позволяет получать точные оттиски с мягких тканей полости рта без компрессии, достаточная прочность продукта структурирования — очень точные оттиски. Цинкоксидэвгенольные компаунды можно использовать также для временной фиксации коронок, штифтовых зубов и снятия оттисков в медном кольце. Цинкоксидэвгенольные материалы дают возможность получать как компрессионные, так и разгружающие оттиски. При необходимости на затвердевший оттиск можно нанести пасту свежего замеса, которая хорошо соединяется с первоначальным слоем оттиска. Выведенный изо рта оттиск приобретает необходимую для дальнейшей работы твердость.

Гипс. Из всех вспомогательных материалов наиболее часто к широко применяется гипс. Он используется почти на всех стадиях изготовления протеза: для получения оттисков, изготовления моделей, маски лица, формовочных материалов, паяния и других работ. Зуботехнический гипс изготовляют из природного гипса (сульфат кальция), молекулы которого содержат кристаллизационную воду CaSO4•2H2O. Образование гипса происходит в результате выпадения его в осадок в озерах и лагунах: из водных растворов, богатых сульфатными солями. В основных месторождениях добывается осадочный гипс. Встречаются также залежи гипса, возникающие путем выветривания горных пород. Наиболее крупные месторождения гипса в СССР находятся в Донбассе, Московской, Львовской и других областях. В чистом виде гипс встречается очень редко. Залежи его часто содержат примеси кварца, пирита, карбонатов, глинистых и битумных веществ. Гипс бесцветен и прозрачен, а при наличии примесей бывает серой, желтоватой, розоватой или бурой окраски. Плотность гипса 2,2—2,4 г/см3. Растворимость в воде 2,05 г/л при 20°С.

Зуботехнический гипс (полугидрат) получают нагреванием природного гипса. При этом двухводный сульфат кальция теряет часть кристаллизационной воды и переходит в полуводный гипс (CaSO4)2•H2O. Процесс обезвоживания интенсивно протекает в температурном интервале от 120 до 190 °С.

2(CaSO4•2H2O) → (CaSO4)2•H2O + 3H2O.

В зависимости от условий термической обработки гипс образуется в виде двух модификаций: α- и β-полугидраты, которые различаются по физико-химическим свойствам. β-Полугидрат получают нагреванием гипса при нормальном давлении. Он представляет собой порошок, обладающий повышенной водопо-требностью при замешивании (60—65%). Плотность его 2,67— 2,66 г/см3. При нагревании двухводного гипса под давлением 0,13 МН/м2 (1,3 атм) образуется α-полугидрат в виде плотных кристаллов, плотность которого 2,72—2,75 г/см3. α-Полугидраг отличается пониженной водопотребностыо при замешивании, что обусловливает повышенную прочность отвердевшего гипса. В процессе производства гипса важное значение имеет температурный режим обжига. Если температура недостаточна, то остается некоторое количество двухводного гипса. В случае перегрева может произойти полная потеря кристаллизационной воды с образованием ангидрита (CaSO4).

Ангидрит существует в трех формах. Первая форма образуется при температуре обжига 130—200 °С. Этот продукт растворим и быстро схватывается. Вторая форма образуется при более высокой температуре (до 520°С).

Ангидрит в этой форме представляет собой медленно схватывающийся материал. Наконец, третья форма ангидрита образуется при нагреве до 600 °С. При этом образуется несхватывающийся («мертвый») продукт.

Технологическая схема производства зуботехнического гипса

Промышленное производство зуботехнического гипса осуществляется по следующей технологии (рис. 60). Камни природного гипса дробят на щековой дробилке 1, которые элеватором 2 подаются в бункер 3. Из него дробленный гипс попадает на питатель 4, который направляет его в мельницу. В эту же мельницу поступают горячие топочные газы, которые нагревают гипс и увлекают его вверх по шахте мельницы 5, где установлен сепаратор, пропускающий только частицы гипса заданного размера. Из сепаратора измельченный гипс попадает в циклон 8, за которым установлен вентилятор. Из циклона гипс направляется в бункер 9, а оттуда в варочный котел 10, имеющий мешалку. При 100 °С порошок гипса шнеками (11) и элеватором (12) подается в бункеры 13. Для доведения полуводного гипса до зуботехнического достоинства его просеивают на сите 14, а затем в барабанном или центробежном смесителе вводят регуляторы скорости схватывания и корригирующие вкус и цвет вещества. По окончании смешения гипс еще раз просеивают 16, после чего фасуют. Зуботехнический гипс имеет следующий примерный состав: полугидрат гипса — до 90%, двугидрат (остаточный) — 2—4%, примеси (ангидрат и др.) — 6%.

При замешивании гипса полугидрата с водой происходит образование двугидрата, причем вся смесь затвердевает. Этот процесс протекает по уравнению:

0,5 (CaSO4)2•H2O + 1,5 H2O → CaSO4•2H2O + 16,38 кДж/моль.

Реакция эта экзотермическая. Тепловой эффект реакции составляет 16,38 кДж на 1 моль гипса. Примесь ангидрита также подвергается гидратации.

CaSO4 + 2H2O → CaSO4•2H2O.

Процесс быстрого затвердения полугидрата при его взаимодействии с водой называется схватыванием. Существует несколько теорий химизма схватывания гипса. Наибольшее признание получила коллоидная теория структурирования гипса А. Л. Байкова. Согласно этой теории процесс образования двухводного сульфата кальция протекает в водных растворах, а это означает, что появлению двухводного гипса предшествует постепенный переход всего полугидрата и растворимого ангидрита в раствор. Механизм образования двухводного гипса обусловлен различной растворимостью компонентов гипсовой смеси в воде. При 20 °С растворимость составляет (г/100 мл): (CaSO4)•H2O — 0,9; CaSO4 (ангидрит) — 0,3; CaSO4•2H2O — 0,2. Таким образом, образующийся в результате гидратации двухводный гипс CaSO4•2H2O имеет в 5 раз меньшую растворимость, чем полуводный гипс (CaSO4)2•H2O, поэтому раствор становится быстро перенасыщенным относительно CaSO4•H2O. Последний выпадает в осадок в коллоидном состоянии в виде геля, который затем переходит в кристаллическую форму и приобретает механическую прочность.

На первой стадии схватывания за счет непрерывного растворения полугидрата и ангидрита поддерживается перенасыщение раствора относительно к двугидрату. Сразу же после смешения его с водой становится заметным загустевание массы, но на этой стадии гипс еще легко формуется. Дальнейшее загустевание не позволяет проводить формовку и гипс приобретает ломкость. Через час он уже достаточно твердый и трудно поддается обработке инструментом. Прочность гипса определяется тем, насколько тесно кристаллы двугидрата срослись в кристаллические группы, агрегаты. Немалую роль при этом играют форма и размеры кристаллов. Высокая прочность α-полугидратного гипса обусловлена спутанно-волокнистой структурой. Процесс схватывания гипса, обусловленный выделением кристаллов двугидрата, заканчивается после того, как образуется решетка из кристаллов CaSO4•2H2O. Однако нарастание прочности гипса продолжается некоторое время. Прочность модели достигает максимума при высушивании до постоянной массы.

Скорость схватывания гипса зависит от ряда факторов: температуры, степени измельчения, способа замешивания, качества гипса и присутствия в гипсе примеси некоторых солей.

Повышение температуры смеси до 30—37 °С приводит к сокращению срока схватывания. Дальнейшее увеличение температуры до 50 °С практически не влияет на скорость схватывания. При температуре выше 50 °С скорость схватывания начинает падать, а после 100 °С процесс схватывания не происходит. Такое действие температуры на скорость структурирования гипса служит проявлением изменения процессов гидратации сульфата кальция в различных температурных условиях. Так, при температуре 100 °С образование двугидрата затруднено и схватывание не происходит. При необходимости время схватывания гипса можно сократить применением теплой воды.

Тонкость помола также влияет на скорость схватывания. Чем выше степень дисперсности порошка гипса, тем больше его поверхность. Увеличение поверхности соприкосновения двух химически реагирующих веществ (гипс, вода) приводит к ускорению процесса. Таким образом, чем лучше измельчен гипс, тем быстрее он схватывается.

Чем интенсивнее и длительнее перемешивание, тем полнее контакт между полугидратом и водой, тем скорее протекает процесс схватывания. Необходимо получать однородную смесь для формовки модели. Скорость схватывания зависит также от количества взятой для замешивания воды. Отсыревший гипс содержит значительное количество двугидрата, что приводит к удлинению срока схватывания. Такой гипс можно улучшить прогревая его при температуре 150—170°С. Во время нагревания гипс надо непрерывно перемешивать.

Скорость схватывания гипса можно регулировать, модифицируя его некоторыми минеральными или органическими веществами. Для модификации свойств гипса (изменение скорости схватывания, уменьшение расширения при отверждении, изменение прочностных характеристик) используют ускорители и замедлители скорости схватывания. Вещества, изменяющие скорость схватывания, могут вноситься как в гипс, так и в воду, применяемую для замешивания гипса. В качестве эффективных ускорителей используют: сульфат калия K2SO4, сульфат натрия Na2SO4, хлорид натрия NaCl, хлорид калия КСl, алюмокалиевые квасцы K2SO4•Al2(SO4)1 • 12Н2O, нитрат калия KNO3. Как замедлители применяют борат натрия Na2B4O7•10Н2O, цитраты, тартраты, ацетаты, этиловый спирт C2H5OH, сахар C12H27O11. Эффективность действия многих регуляторов зависит от их концентрации. Так, NaCl в концентрациях менее 5% ускоряет схватывание гипса, а более 5% — замедляет. Сульфат калия ускоряет схватывание гипса в любых концентрациях, другие же ускорители оказывают ускоряющее действие при концентрациях несколько процентов.

Резиноподобные оттискные материалы

Точный механизм действия положительных и отрицательных регуляторов схватывания гипса не совсем ясен. Можно предположить, что действие этих веществ обусловлено их влиянием на степень растворимости в воде полугидрата (положительные повышают, а отрицательные снижают растворимость). Поваренная соль в концентрациях до 5% увеличивает скорость перехода полугидрата в раствор, а в концентрациях выше 5% выпадает в осадок из перенасыщенного раствора и оседает на центры кристаллизации двугидрата, что приводит к замедлению схватывания. Замедляющее действие бората натрия, эффективного в любых концентрациях, вызывается выпадением на ядра кристаллизации двугидрата ее нерастворимых продуктов реакции с сульфатом кальция. Замедляющее действие солей органических кислот зависит от катиона. Активность действия ацетатов ранжируется в следующей последовательности Ca2+<K+<Na+, тартратов — К+<Са2+.

Химические вещества не только регулируют время схватывания, но и вызывают изменения некоторых характеристик. Например, сульфат калия в концентрациях до 4% не только ускоряет схватывание, но и уменьшает расширение гипса. Хлорид натрия вызывает увеличение объема гипса после его схватывания, поэтому его не следует вводить в гипс при получении оттиска. В зависимости от цели применения гипса необходимо усиливать или ослаблять те или другие его свойства. Для оттиска желательно иметь гипс, не обладающий большой прочностью и расширением при схватывании. Прочность гипса можно уменьшить, модифицируя его сульфатом калия или поваренной соли. Однако то количество сульфата калия, которое надо ввести в гипс для достижения необходимого его ослабления и уменьшения изменения объема, вызывает быстрое схватывание нормального гипса. Введение замедлителя (борат натрия) обеспечивает необходимое время схватывания.

Для получения формовочной массы необходимой консистенции и обеспечения прочностных характеристик гипса необходимо оптимальное соотношение вода/порошок. Влияние его на физико-механические показатели гипса отражено в табл. 56.

Влияние соотношения вода/порошок на физические и механические характеристики гипса

С ростом соотношения вода/порошок и увеличением времени смешения уменьшаются прочностные характеристики гипса. Увеличение количества воды при одинаковом времени смешения приводит к снижению расширения гипса при схватывании, продолжительное смешение вызывает повышение расширения.

Схватывание гипса при взаимодействии полугидрата с водой с образованием двугидрата должно сопровождаться согласно реакции гидратации усадкой. Измерения же показывают, что плотность полугидрата 2,75 г/см3, дигидрата 2,32 г/см3. Это означает, что объем схватившейся массы гипса больше, чем объем гипса и воды, взятых для ее получения.

(CaSO4)2•H2O + ЗН2O → 2CaSO4•H2O.



Изменение объема составляет ΔV = (148,41—159,77) : 159,77 = 7,11. Реально наблюдается расширение. Увеличение объема обусловлено образованием воздушных промежутков между кристаллами двугидратов в ходе гидратации полугидрата. При нормальных рабочих условиях линейное расширение гипса колеблется в интервале от 0,06 до 0,5%. При отклонениях от оптимальных условий расширение может достигнуть 1,15%. Процесс расширения гипса происходит в основном в первые часы после схватывания и продолжается более медленно в течение последующих 24 ч.

Влияние соотношения вода/порошок на пористость схватывающего гипса

Изменение объема зависит от консистенции смеси. В густой смеси кристаллы быстро переплетаются, тесно прилегают друг к другу и при дальнейшем своем росте приводят к расширению массы. В жидкой смеси кристаллы при росте не отталкиваются сильно друг от друга, так как между ними имеются значительные промежутки, которые частично заполняются при росте кристаллов (табл. 57). При густом замесе расширение проявляется в большей степени, так как отсутствуют значительные межкристаллические пустоты. При этом объем увеличивается за счет роста кристаллов (см. табл. 59).

Важной механической характеристикой является прочность на растяжение. Для оттискного гипса в возрасте 1 дня эта величина составляет 0,6 МН/м2, а для других сортов гипса — не менее 0,8 МН/м2. На прочность схватившегося гипса оказывают влияние как качество исходного полугидрата, так и на условия его замешивания. Жидкая консистенция, излишнее перемешивание, остаточная влага, быстрое внесение гипса в воду — все это снижает прочность гипса. После окончательного схватывания прочность гипса повышается в течение 12—24 ч. Удаление остаточной влаги улучшает качество гипса. Прочность на удар влажного гипса в 2 раза меньше просушенного. Сушку гипсовой модели нельзя вести при температуре выше 100 °С, так как при этом может произойти дегидратация. В случае необходимости прочность гипса может быть увеличена погружением его после высушивания в расплавленный стеарин или кипящий 2% раствор бората натрия. Погружение в парафин не рекомендуется для моделей, которые используются для изготовления неметаллических базисов протезов.

Гипс для моделей должен иметь следующие показатели:

  • 1) время схватывания 10—15 мин;
  • 2) минимальное изменение в объеме после схватывания;
  • 3) максимальная твердость и прочность на излом;
  • 4) точность воспроизведения рельефа оттиска.

Достижение одних из указанных свойств препятствует сохранению других. Например, густой замес способствует получению более прочной модели, но при этом увеличивается расширение при схватывании, приводящее к искажению формы объекта. При отливке модели подбирают оптимальные условия или же модифицируют гипс введением солей. Добавляя в гипс тартрат KNaC4H4O6•4H2O и борат натрия Na2B4O7•10Н2O, можно готовить очень густой замес, обеспечивающий высокую прочность модели и малое расширение (линейное 0,05%). В этом случае гипс замешивают водным раствором следующего состава: 5% тартрата, натрий-калия, 0,2—0,4% бората натрия, 0,1% фенола. На 100 г гипса берут 35—40 мл раствора. Фенол вводят для предупреждения роста плесени в растворе. Указанные растворы целесообразно применять только при густом замешивании. Модель, изготовленная из модифицированного гипса, хорошо выдерживает кипячение при 110—120 °С, в то время как модель из обычного гипса теряет прочность.

Отечественный высокопрочный гипс для моделей «Супергипс» представляет собой в основном α-полугидрат сульфата кальция, изготовленный по специальной технологии. Он предназначен для моделей челюстей при протезировании фарфором, литыми и бюгельными протезами, а также штампиков и комбинированных моделей. Супергипс нельзя применять как оттискной гипс. Для приготовления формовочной массы оптимальное соотношение вода/порошок составляет 0,25 : 1. Смешение необходимо завершить в течение 1 мин. Время схватывания 20—25 мин, прочность на сжатие через 2 ч 22 МН/м2.