Формовочные материалы, применяемые в стоматологии. Часть огнеупорные формовочные материалы
 Скачать 0.55 Mb.
|
|
«Современная стоматология» - 2016, №3. С. 69-71 ФОРМОВОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В СТОМАТОЛОГИИ. ЧАСТЬ 2. ОГНЕУПОРНЫЕ ФОРМОВОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ. Полонейчик Н.М., зав. кафедрой общей стоматологии, к.м.н., доцент Белорусский государственный медицинский университет, Минск Технологический процесс изготовления зубных протезов или их частей путем заливки или прессования конструкционных материалов, находящихся в жидком состоянии, в огнеупорные формы, где они затвердевают, носит название литья. В современной стоматологии широко ис- пользуется технологии литья сплавов металлов и литьевого прессования керамических матери- алов (рис. 1). Рис. 1. Схема литья конструкционных материалов: восковая модель искусственной коронки с литниковой системой, установленная на литьевом конусе (А), изготовление формы из огне- упорного материала (Б), форма, подготовленная к литью после выплавления восковой модели (В), заполнение огнеупорной формы расплавленным конструкционным материалом (Г), отливка конструкционного материала, освобожденная от формы (Д) и искусственная коронка, отделен- ная от литниковой системы (Е) Фомы для литья сплавов металлов и прессования керамики изготавливаются из огнеупор- ных формовочных материалов. Под термином огнеупорные материалы следует понимать свой- ство материалов противостоять, не разрушаясь воздействию температур свыше 1580 °С. Огне- упорность характеризуется температурой, при которой стандартный образец из материала в форме трехгранной усеченной пирамиды высотой 30 мм и сторонами оснований 8 и 2 мм (ко- нус Зейгера) размягчается и деформируется так, что его вершина касается основания. Различают 3 типа огнеупорности материалов: - собственно огнеупорные материалы (огнеупорность 1580-1770 °С); - высокоогнеупорные (1770-2000 °С); - материалы высшей огнеупорности (выше 2000 °С). Литейная огнеупорная форма, как приемник расплава, должна обеспечивать условия для получения отливок высокого качества. Поэтому, формовочные смеси должны удовлетворять определенным требованиям: 1. Быть безвредными при работе с ними. 2. Иметь дисперсность, обеспечивающую гладкую поверхность отливки. 3. Дозировка компонентов должна быть простой и удобной в работе. 4. Время смешивания компонентов и рабочее время должно составлять 4-6 минут. 5. Огнеупорные смеси в жидкой фазе должны обладать высокой текучестью и способно- стью смачивать восковые модели без образования воздушных пор. 6. Время твердения должно составлять до 60 минут. 7. Обладать прочностью, обеспечивая целостность литейной формы во время ее транс- портировки и заливки. 8. Не разрушаться под воздействием температуры, превышающей на 200 0 С температуру расплава. 9. Обладать газопроницаемостью для выхода паров и газов в процессе нагрева и литья. 10. Не изменять химический состав расплава и не реагировать с ним химически. 11. Обеспечить необходимое расширение для компенсации усадки сплава. 12. Не содержать веществ, которые могут ухудшить качество отливки, реагируя с ней. 13. Легко отделяться от отливки. Особо значимым требованием, предъявляемым к формовочным материалам, является компенсация усадки сплавов металлов при их застывании. Золотые сплавы при застывании да- ют усадку в пределах 1,5%, а хромоникелевые – 2,4%. Следовательно, усадку конструкционных сплавов при их застывании необходимо компенсировать расширением формы на величину усадки. Незначительное расширение формы обеспечивается уже в процессе твердения формо- вочной массы. Созданию расширяющейся формы в большей степени способствует ее нагрева- ние в муфельной печи. Огнеупорные материалыизготавливают преимущественно на основе минерального сырья путем формирования химико-минерального состава и структуры в процессе технологической переработки сырьевых материалов. Сырьем для производства огнеупоров служат природные материалы, например кварциты, кварцевые пески, огнеупорные глины и каолины, бокситы, си- ликаты алюминия, гидратные природные разновидности алюминия, магнезиты, доломиты, из- вестняки, природные силикаты и гидросиликаты магния, цирконовые пески, графит и др. Промышленный выпуск огнеупорных материалов осуществляется в виде сухих порошко- образных масс различной степени измельчения, прочностные характеристики и огнеупорность которых закладываются за счет введения связующих добавок. Для изготовления литьевых форм в стоматологии используются огнеупорные материалы, классифицируемые по химико-минеральному составу: Тип Группа Массовая доля основных химических компонентов, % Кремнеземистые Кварцевые SiO 2 не менее 98 Глиноземистые Корундовые Al 2 O 3 свыше 95 Цирконистые Оксидциркониевые ZrO 2 свыше 85 Углеродистые Графитированные С свыше 96 В зависимости от назначения смеси разделяются на облицовочные, наполнительные и единые. Облицовочная смесь имеет наиболее высокое качество и употребляется для покрытия ра- бочей поверхности формы, непосредственно соприкасающейся с расплавленным металлом. Толщина слоя облицовочной смеси зависит от рода и характера отливки (15—50 мм). Наполнительная смесь насыпается поверх облицовочной, обладает меньшей прочностью и газопроницаемостью и дешевле. Приготавливается наполнительная смесь путем переработки бывшей в употреблении формовочной смеси с добавлением (3—5%) свежих материалов. Единая смесь составляет весь объем формы и широко применяется в стоматологии для литейных технологий. От наполнительной смеси она отличается большим содержанием свежих материалов и лучшими физико-механическими свойствами. Наиболее широкое применение в стоматологии нашли кремнеземистые (кварцевые) фор- мовочные материалы. Диоксид кремния, кварц (SiO 2 ) — твердое, тугоплавкое вещество. Темпе- ратура плавления кварца 1800 °С. В природе встречается в виде прозрачных кристаллов, кото- рые называют горным хрусталем. В зависимости от примесей кварц может принимать различ- ные оттенки. Кристаллы кварца (рис. 2 А) подвергают первичному обжигу — фриттованию, ре- зультатом которого является продукт под названием фритта. В результате быстрого охлаждения фритты внутри расплавленного кварца образуются высокие напряжения, которые приводят к обширному растрескиванию массы (рис. 2Б). Полученный таким образом материал легко под- дается измельчению, которое проводят для получения мелкодисперсного порошка (рис. 2В). Рис. 2. Кристаллы кварца (А), кварц после фриттования (Б), молотый кварц (В) При нормальных условиях диоксид кремния чаще всего находится в полиморфной моди- фикации α-кварца, которая при температуре 573 °C обратимо переходит в β-кварц. При даль- нейшем повышении температуры кварц переходит в тридимит и кристобалит. Полиморфные превращения кварца и кристобалита из α-формы в β-форму сопровождаются увеличением объ- ема и используются для компенсации усадки отливки. Температура плавления β-кварца 1610 °С, β-кристобалита 1723 °С. Тридимитная модификация кварца не применяется при изготовле- нии огнеупорных форм, так как ее аллотропический переход при повышении температуры не сопровождается значительным увеличением объема. В огнеупорных формовочных материалах кремнеземистого типа используют кварц моло- тый (маршалит, или кварц пылевидный — тонкодисперсный минеральный наполнитель, изго- товляемый из кварцевого песка, содержащего не менее 98% SiO 2 ) и кристобалит (чистый мел- кодисперсный кварцевый песок, имеющий кристаллическую структуру и обработанный при высоких температурах). Высокая степень дисперсности частиц порошка формовочного материала обеспечивает хорошую чистоту поверхности отливки. Зернистость порошка от 20 до 60 мкм составляет до 90% объема гранулометрического состава современных кварцевых формовочных материалов. Для связывания частиц кварцевого наполнителя используют сульфатные, фосфатные и силикатные связки, названия которых определяют подгруппы кварцевых огнеупорных формо- вочных материалов (рис. 3). Рис. 3. Составы сульфатных, фосфатных и силикатных формовочных огнеупорных материалов Сульфатные кварцевые огнеупорные формовочные материалы состоят из модификаций диоксида кремния (наполнитель) и связующего вещества – полуводного гипса, который добав- ляют к наполнителю в объеме от 25 до45%. Смешанная с водой формовочная масса затвердева- ет в течение 10-30 минут. Во время затвердевания сульфатные формовочные массы расширяют- ся в пределах 0,1-0,45%. В жестком металлическом кольце, в котором отверждается формовоч- ная масса, следует устанавливать прокладку из сжимающегося материала (сухая целлюлоза или минеральная силикатная шерсть с вяжущим средством из акриловой кислоты), чтобы расшире- ние при отвердевании происходило в радиальном направлении. Термическое расширение формы является основным условием компенсации усадки спла- вов во время литья. Для создания объемного расширения форму перед работой подвергают термической обработке. Если формовочный материал содержит кварц, то форма нагревается до 700 0 С, если кристобалит – до 450 0 С. На увеличение показателей термического расширения влияют соотношение воды и порошка при замесе формовочной смеси (чем гуще замес, тем больше термическое расширение формы) и процентное содержание в наполнителе кристобали- та (кристобалит вызывает термическое расширение формовочного материала до 1,6%, а кварц – до 1,4%). Сульфатные формовочные материалы характеризуются низкой огнеупорностью не соот- ветствующей требуемым критериям. Низкие показатели «огнеупорности», обусловлены терми- ческой неустойчивостью гипса. Уже при температуре 1000 0 С гипс разлагается на оксиды каль- ция и серы. Недостаточная огнеупорность позволяет использовать данные формовочные мате- риалы для литья золотосодержащих сплавов с температурой плавления до 1000 0 С. Всиликатных кварцевыхогнеупорных формовочных материалах для связки модификаций диоксида кремния используют гидролизованный этилсиликат. Этилсиликат получают из четы- реххлористого кремния. Как компонент связки этилсиликат имеет кристаллографическое стро- ение, близкое к параметрам кристаллического строения дисперсного кварцевого порошка. Гид- ролизованный раствор этилсиликата получают смешиванием 10-50% этилсиликата, 5-15% Н 2 O, до 1,0% НСl, остальное - органический растворитель (спирт). Приготовление гидролизованного силиката проводится в следующей последовательности. В гидролизатор наливают спирт, воду, соляную кислоту и перемешивают их 1-2 мин. Далее, постоянно перемешивая, в раствор добав- ляют этилсиликат. Силикатные формовочные массы отличаются большим коэффициентом термического расширения и большой термостойкостью (до 1700 °С), что позволяет использовать их при литье всех видов сплавов металлов, применяемых в стоматологии, за исключением титана. Фосфатные кварцевыеформовочные материалы обладают огнеупорностью до 1700 °С. Они состоят из модификаций диоксида кремния (наполнитель) и связующего вещества – цинк- фосфатного цемента. При смешивании порошка (кварцево-кристобалитный наполнитель, ам- моний дигидрофосфат, оксид магния, оксид алюминия ) с жидкостью (30-45% коллоидный рас- твор кремниевой кислоты в воде) происходит образование фосфатов, которые прочно связыва- ют частички наполнителя формовочной смеси кристаллогидратом фосфата. Соотношение золя оксида кремния и воды в процессе приготовления формовочной массы, влияет на степень рас- ширения материала. При уменьшении объема воды отмечается больше расширение формовоч- ного материала. Обычно используют пропорцию из трех частей жидкости золя оксида кремния на одну часть дистиллированной воды. В результате термической обработки фосфаты перехо- дят из орто- в пироформу (пирофосфат), обладающую большой огнеупорностью. Для отливки титана (температура плавления 1660±20 °C) используются глиноземистые высокоогнеупорные формовочные материалы с содержанием электрокорунда (огнеупорный и химически стойкий материал на основе оксида алюминия Al 2 O 3 ) свыше 95%. В качестве связки используют этилсиликат. Возможно применение в качестве связующих материалов водных рас- творов солей магния и циркония. Кроме глиноземистых материалов для создания литейных форм, предназначенных для их заполнения расплавленным титаном, в качестве огнеупорного материала применяют цирконистые огнеупорные материалы с содержанием ZrO 2 свыше 85%, связываемые нитратом циркония или силикатом и углеродистые (графитовые) формовочные материалысо смоляным связующим. |