Общие сведения о моделировочных материалах

Зубной или челюстно-лицевой протез, шина из металла или пластмассы и любой иной стоматологический аппарат, включая даже вкладку, имеют строго определенные индивидуальное предназначение и конфигурацию, которая достигается моделированием.

Моделировочные материалы подразделяются на  гипсовые, металлические (легкоплавкие сплавы), восковые, полимерные.

Восковые моделировочные стоматологические материалы, воспроизводящие анатомическую форму зуба, протезного базиса или каркаса в последующем заменяются основным материалом — металлом, ситаллом или пластмассой. Как правило, моделировочные материалы представляют собой различные восковые композиции и являются материалами временными, т.е. подлежащими замене на основные.

Без использования моделировочных материалов в большинстве случаев невозможен процесс создания зубных протезов. От них зависит точность и многие другие свойства будущих протезов. Поэтому данные материалы должны соответствовать определенным требованиям.

Наряду с токсикологической индифферентностью от восковых моделировочных материалов требуется следующее:

· малая усадка (не более 0,1-0,15% по объему на каждый градус при охлаждении от 90 до 0°С);

· хорошие пластические свойства в температурном интервале — 41-55°С;

· достаточная твердость при температуре 37-40°С, обеспечивающая устойчивость формы репродукции в полости рта;

· отсутствие ломкости и расслоения во время обработки при комнатной температуре, а также весомого остатка после прокаливания при температуре 500°С;

· гомогенность при размягчении;

· не окрашивать материал протеза, быстро и полностью удаляться из гипсовой формы, легко заменяться материалом протеза;

· иметь окраску, отличающуюся от цвета слизистой оболочки полости рта.

 Основные из перечисленных требований введены в раздел “Технические требования” проекта национального стандарта ГОСТ Р для воска зуботехнического моделировочного, соответствующего международному стандарту № 1561 “Dental casting Wax”. Свойства восков, обеспечивающие их способность к моделированию, хорошую пластичность и достаточную твердость в определенных температурных интервалах, установлены в стандартах в виде норм показателей текучести, а показатель зольности данных восков по требованиям стандартов не должен превышать величину 0,1%.

Воски - одни из старейших материалов, применяемых в стоматологии. Например, пчелиный воск начали применять для снятия оттисков более 200 лет назад. Воска — жироподобные аморфные вещества с температурой плавления 40-90°С. По химическому составу это высшие предельные углеводороды жирного ряда, их одноатомные спирты и сложные эфиры высших эфирных кислот.

Воски могут содержать все указанные вещества в свободном состоянии, но чаще в виде соединений, называемых эфирами. Эфиры образуются в результате взаимодействия спиртов с кислотами с потерей молекулы воды. Воски хорошо растворяются в бензине, хлороформе, бензоле и эфирных маслах.

Относительная плотность их меньше 1, т. е. они легче воды. При слабом нагревании они хорошо размягчаются, приобретая высокую степень пластичности. При дальнейшем повышении температуры они легко переходят в жидкое состояние, а затем сгорают без остатка с минимальной зольностью, что важно в процессах литья.

Воски подразделяются на следующие группы:

· растительные (пальмовый — карнаубский, травяной — канделильский, плодовый — японский);

· производимые насекомыми и животными (пчелиный, китайский, стеарин, спермацет);

· минеральные (буроугольный и торфяной, дистилляционный — парафин);

· ископаемые (озокерит);

· синтетические (этиленовые и полиизобутиленовые смолы).

В зависимости от конкретного назначения изменяется состав зуботехнического воска, а точнее восковой композиции. Но независимо от этого основой моделировочных материалов служат воски - органические полимеры, состоящие из углеводородов и их производных (например, эфиров и спиртов). Средняя молекулярная масса восков колеблется от 400 до 4000, что существенно ниже молекулярной массы акриловых полимеров. Стоматологические воски представляют собой смеси натуральных (например, парафина, пчелиного, карнаубского, спермацетового восков, церезина) и синтетических восков, а также природных полимеров (например, даммаровой смолы), с добавлением масел и жиров (например, стеариновой кислоты),камеди (гуммиарабика) и красителей.

Натуральные воски могут иметь минеральное (продукты переработки нефти), растительное и животное происхождение.

Парафин - это относительно мягкий воск с низкой температурой плавления (от 50° до 70°С).Этот минеральный воск получают из очищенной сырой нефти, его используют в восковых композициях для вкладок и для моделирования мостовидных зубных протезов. При обработке парафин расслаивается и не дает гладкой блестящей поверхности, добавка к парафину даммаровой смолы исключает его расслаивание и растрескивание, увеличивает плотность, упругость и придает композиции гладкую блестящую поверхность.

Пчелиный воск отличается хрупкостью, он плавится в диапазоне температур от 60° до 70°С. Этот воск получают из продуктов жизнедеятельности пчел - сот, его добавляют в составы многих восков, которым он придает необходимую текучесть при температуре полости рта. Пчелиный воск представляет собой нерастворимое в воде твердоевещество от белого до желто-бурого цвета с характерным медовым запахом. Очищенный воск химически инертен, имеет плотность 0,95–0,97 г/см3. Температура размягчения составляет 37–38 °С, плавления — 62–64 °С. Для этого воска характерен большой интервал между температурой размягчения и плавления, поэтому в составе восковой композиции для изготовления базисов съемных протезов ему принадлежит наибольшее количество.

Стеарин — это кристаллическое вещество белого цвета, без запаха. Его производят из животных жиров. Плотность — 0,93– 0,94 г/см3. Температура размягчения составляет 50–55 °С, плавления — 70 °С, кипения — 350 °С.

Для уменьшения текучести, придания поверхности блеска вводится в оптимальном количестве карнаубский воск, но избыток его может приводить к коагуляции - выпадении хлопьев при плавлении смеси.

Карнаубский воск - воск растительного происхождения, который добывают из карнаубских пальм, он имеет высокую твердость, жесткость. Карнаубский воск добывается из листьев пальм особых пород, произрастающих в тропических странах. Очищенный карнаубский воск представляет собой твердый хрупкий продукт желто-зеленого цвета с запахом сена (рис. 5.3). Его плотность — 0,999 г/см3. Размягчение воска наступает при температуре 40–45 °С, плавление — при 83–90 °С. Растворяется карнаубский воск в эфире и кипящем спирте. В современных зуботехнических восках карнаубский воск частично заменяют синтетическими восками, либо добавляют к парафину, чтобы повысить его жесткость и температуру плавления.

Японский воск является продуктом некоторых видов деревьев, про- израстающих в субтропическом климате. Японским он назван потому, что впервые был извлечен из плодов деревьев, растущих в Японии.

Японский воск — твердое вещество с плотностью 0,999 г/см3. Температура его размягчения — в пределах 34–36 °С. Нагретый японский воск обладает повышенной пластичностью и клейкостью. Температура плавления — 52–53 °С. Воску присущи желто-зеленый цвет и специфический смолистый запах, он хорошо растворяется в бензине, хлороформе, сероуглероде, бензоле. Низкая температура размягчения и относительно высокая стоимость являются причинами того, что в чистом виде японский воск не применяется. Его добавляют к восковым моделировочным смесям в целях увеличения вязкости, липкости и прочности, придания смеси зеленой окраски. Восковые смеси с японским воском обладают хорошей склеивающей способностью.

Парафин — это воскоподобная смесь твердых углеродов. Получают парафин главным образом из нефти. Он представляет собой бесцветный, жирный на ощупь материал, в очищенном виде — без запаха и вкуса. Парафин является основой всех восковых композиций, которые применяют для изготовления базисов и бюгельных работ, он также входит в состав термопластических оттискных масс. Гипсовая модель, прокипяченная в парафине, становится тверже. Парафин является основой всех восковых смесей.

Канифоль не является воском, но относится к материалам растительного происхождения. Канифоль (колофонская смола) — очищенная особым образом смола хвойных деревьев. Это аморфное, хрупкое вещество со стекловидной структурой, его цвет — от светло-желтого до темно-красного. Химические свойства канифоли (до 90% смоляных кислот) делают ее нерастворимой в воде, но растворяющейся в эфирах, спирте, хлороформе и бензоле. Температура размягчения — 52–68 °С. Канифоль является основным компонентом липкого воска. Входит в состав кристаллизирующихся слепочных паст цинкоксидэвгиноловых и термопластичных масс («Стенс», «Ортокор», «Дентафоль», «Акродент» и др.).

Озокерит, или горный воск, — природное ископаемое вещество, угле-водород из группы нефти. Он является смесью высокомолекулярных твердых насыщенных углеводородов (обычно состоит из 85–87% углерода и 13–14% водорода), обладает клейкостью, с запахом керосина.

Церезин — производное от озокерита, отличается от него меньшей клейкостью и большей плотностью. Температура плавления — 60–90 °С (в зависимости от степени очистки). Плотность —0,91–0,94 г/см3.

В ортопедической стоматологии озокерит и церезин применяют как составные части некоторых восковых смесей и термопластичных масс, которые добавляют в целях повышения температуры плавления, вязкости и твердости смесей.

Монтанный (монтановый) воск относится к группе ископаемых, получают различными способами из бурого угля. По составу и свойствам он близок к церезину, состоит из смеси предельных углеводородов, эфиров высших кислот и спиртов. Монтанный воск имеет относительно высокую температуру плавления (73–80 °С). В чистом виде применения не находит. Добавляется к восковым моделировочным смесям для повышения температуры плавления и увеличения твердости.

Синтетические воски имеют определенную температуру плавления и их смешивают с натуральными восками. Примером синтетического воска является низкмолекулярный полиэтилен. Свойства природных восков в большой степени зависят от источника их получения, это учитывается разработчиками и производителями зуботехнических восковых композиций. В отличие от них синтетические воски более однородны по составу.

Микрокристаллические воски плавятся при более высоких температурах (от 65° до 90°С) и их добавляют для регулирования температурных областей, в которых восковые композиции размягчаются и плавятся. С их помощью снижают напряжения, которые возникают в воске при охлаждении. Микрокристаллические воски получают из нефти.

Окраска восков различными жировыми красителями (красный, синий, зеленый, желтый, розовый) облегчает моделировку на белом фоне модели и часто определяет назначение воска.

В стоматологической практике воски чаще применяются в композициях, которые содержат различные компоненты. Эти смеси характеризуются содержанием природных синтетических восков, смол, жиров и жирных кислот, масел, пигментов и красителей.

Все эти компоненты, соотносимые между собой в определенной пропорции, позволяют получить воск с набором доминирующих свойств, которые и предопределяют их клиническое применение.

Другой характеристикой восковых моделей, о которой также необходимо помнить, является коэффициент термического расширения. Это один из недостатков, который в большей или меньшей степени свойственен всем современным воскам.

Моделировочные воски имеют КТР больше любого другого стоматологического материала: от 300х10-6°С-1 до 350х10-6°С-1. Поэтому следует помнить, что при получении точных конструкций из воска возможна их усадка при охлаждении. И если не контролировать изменение размеров модели, которая подвергается действию перепада температур, и не принимать мер, компенсирующих усадку, то размеры модели могут изменяться даже в десятых долях процента. Практически для всех восков существенное значение имеет правильное хранение, исключающее возможность изменения свойств под действием внешних факторов. Воск хранят в закрытом сухом помещении, исключающем попадание прямых солнечных лучей, при температуре не выше 30 °С и влажности до 80%, при отсутствии открытых источников огня и на расстоянии не менее 1 м от отопительных приборов.

Даже из воска хорошего качества модель может иметь избыточные внутренние напряжения, если ее создать с некоторым нарушением технологии. Если воск размягчают путем нагревания и затем охлаждают, то он подвергается действию внутренних напряжений. Повторный нагрев, а в ряде случаев просто длительное хранение полученной модели могут привести к ее деформированию. Хранение в охлажденных условиях способствует некоторому уменьшению деформации ввиду снятия напряжений, которые в большей мере проявляются в первые 2-3 ч после изготовления модели.

Стоматологические воски классифицируют по их назначению, различают моделировочные, технологические, вспомогательные и оттискные воски. Если исходить из основного назначения, то к моделировочным можно отнести не только воски для моделирования вкладок, коронок, несъемных мостовидных протезов и т.п., но также и базисные воски. Однако последние выделяют в отдельный класс вспомогательных материалов, т.к. технология замены временного воскового материала на постоянный акриловый базис существенно отличается от технологии при изготовлении несъемных конструкций зубных протезов, особенно современных технологий литья металлических сплавов по выплавляемым моделям.

Восковые смеси (композиции) в зависимости от назначения бывают следующих разновидностей:

· базисные;

· бюгельные;

· моделировочные для несъемных протезов, в том числе погружные смеси и для вкладок;

· профильные и в виде восковых фабричных заготовок,

· липкие.

Сейчас воски применяются в стоматологии во многих случаях. Их используют в качестве временного материала, из которого создают модели вкладок, коронок, штифтов, частичных и полных протезов. На этапах изготовления восковых моделей будущих зубных протезов применяют специальные восковые композиции вспомогательного значения, их в литературе так и называют вспомогательные или технологические воски.

В соответствии с указанным классификационным признаком ниже подробно рассматриваются отечественные восковые композиции и их импортные аналоги.