Стоматологический фарфор. Компоненты стоматологического фарфора

Керамический материал, называемый фарфором, занимает особое ме­сто в стоматологии, т. к., несмотря на развитие композитов и стеклоионо­мерных материалов, применение именно фарфора для восстановления зу­бов дает наилучший эстетический результат. Его цвет, светопроницаемость и естественность невозможно сравнить ни с каким другим материалом.

Первые стоматологические фарфоры представляли собой смеси као­лина, полевого шпата и кварца и коренным образом отличались по составу от земляной керамики, каменной керамики и бытового фарфора. Только в 1838 г. Elias Wildman изготовил стоматологический фарфор, по прозрач­ности и расцветке отдаленно напоминавший натуральные зубы.

Фарфор традиционно применяли для изготовления искусственных зу­бов для частичных и полных съемных протезов. Начиная с 50-х гг. про­шлого века, применение стоматологического фарфора расширилось, из не­го стали изготавливать виниры, вкладки/накладки, коронки и небольшие мостовидные протезы для передней группы зубов. Фарфоровые зубы в со­четании с акриловым базисом зубного протеза широко используются и в настоящее время.

Фарфор был первым материалом, из которого изготовили жакетную коронку. За последние годы на рынке появилось множество новых мате­риалов, которые относят к фарфору. В действительности, по сравнению с ранними видами фарфора они представляют собой самые разнообразные керамические материалы.

В настоящее время более правильно использовать об­щий термин «стоматологическая керамика», тогда как стоматологический фарфор является одной из групп материалов этого класса.

Компоненты стоматологического фарфора. Основой для разработки состава стоматологического фарфора стали модификации компонентов, составляющих бытовой фарфор: белой глины (каолина), кварца и полевого шпата.

Каолин является водным алюмосиликатом А1₂О₃^Ю₂-2Н₂О и дейст­вует как связующее вещество, позволяя моделировать необожженный фарфор. Каолин непрозрачен, даже если он присутствует в небольших ко­личествах, поэтому у первых стоматологических фарфоров отсутствовала необходимая прозрачность.

Для повышения эстетических свойств каолин был исключен из соста­ва стоматологического фарфора, который сегодня представляет полевошпатное стекло с включениями кристаллического кварца.

Полевые шпаты представляют собой смеси алюмосиликата калия и алюмосиликата натрия, также на­зываемого альбитом. Это природные минералы, поэтому соотношение между содержащимся в них поташом (К₂О) и содой (№₂О) может заметно колебаться, что оказывает влияние на свойства полевого шпата — сода снижает температуру плавления полевого шпата, а поташ повышает вяз­кость расплава.

Кварц является оксидом кремния и представляет собой «каркас» ке­рамического материала, обеспечивая его прочность.

Создание керамической композиции начинается с того, что смесь, со­стоящую преимущественно из полевого шпата и кварца, подвергают пер­вичному обжигу — фриттованию, результатом которого является про­дукт под названием фритта. В ходе этого процесса кварц остается неиз­менным и действует как упрочняющий компонент состава. Он присутст­вует в виде тонкокристаллической дисперсии в стеклофазе, образующейся в результате расплавления полевого шпата.

В результате быстрого охлаждения фритты внутри расплавленного стекла образуются высокие напряжения, которые приводят к обширному растрескиванию массы. Полученный таким образом материал легко подда­ется измельчению, которое проводят для получения тонкого порошка, ис­пользуемого зубными техниками для приготовления керамической массы.

В состав стоматологических фарфоров вводят и ряд других добавок, выполняющих роль красителей: оксид железа служит коричневым пиг­ментом, медь — зеленым, титан — желтовато-коричневым, кобальт окра­шивает керамику в голубой цвет. Органические компоненты стоматологи­ческого фарфора (сахара, крахмал) выполняют роль пластификаторов, об­легчающих работу с порошками.

Стоматологический фарфор классифицируют на тугоплавкий (1300­1370 °C), среднеплавкий (1090-1260 °C), низкоплавкий (870-1065 °C) (R. Phillips, 1991). Тугоплавкий фарфор применяют для изготовления ис­кусственных зубов в фабричных условиях, средне- и низкоплавкий ис­пользуют для изготовления стандартных фарфоровых и металлокерамических протезов, в зуботехнической лаборатории.

Некоторая шероховатость, небольшие поры и пустоты всегда присут­ствуют на поверхности фарфора. Это делает материал доступным для проникновения бактерий и ротовой жидкости, и поверхность фарфоровой коронки может стать местом образования зубного налета. Для того чтобы этого избежать, поверхность керамического изделия глазуруют, создавая гладкий, блестящий и непроницаемый наружный слой. Существует два способа создания этого слоя:

1.  Поверхность коронки покрывают стеклами, называемыми глазурями, которые плавятся при низких температурах. Для того чтобы глазурь растек­лась по поверхности коронки и образовала непроницаемый слой, достаточно провести непродолжительный обжиг при относительно низкой температуре.

2.  Глазуровочный обжиг с точным поддержанием режима проводят без использования глазури. В ходе этого процесса, именуемого самоглазурованием, происходит плавление поверхностного слоя керамики и его превращение в непроницаемую глазурь. Хотя стоматологический фарфор (полевошпатное стекло), применяв­шийся для изготовления фарфоровых жакет-коронок, обладал достаточно высокой прочностью при сжатии (350-550 МПа), прочность при растяже­нии являлась очень низкой (20-60 МПа). Это типичное свойство хрупких твердых веществ.

Материал, состоящий в основном из стекла, отличается отсутствием области вязкого разрушения (повышенной хрупкостью). Максимальная деформация, которую способно выдержать стекло без разрушения, со­ставляет менее 0,1 %. Стекла чрезвычайно чувствительны к появлению в них поверхностных микротрещин. Это обстоятельство не позволяло изго­тавливать из полевошпатного фарфора протезы большой протяженности и протезы жевательной группы зубов, что препятствовало широкому ис­пользованию стоматологического фарфора. Воздействие на фарфоровую коронку чрезмерной окклюзионной нагрузки приводит к тому, что на внутренней поверхности образуется большое количество микротрещин, приводящих к разрушению коронки. Существует два решения проблемы низкой прочности и хрупкости стоматологического фарфора. Первое — обеспечить стоматологический фарфор опорой из более прочной подле­жащей структуры, которой может быть как металлический каркас, так и ткани опорного зуба, при применении адгезивной (клеевой) фиксации протеза к зубу. Второе решение — разработать керамику, обладающую более высокой прочностью и меньшей хрупкостью. Оба направления на­ходят применение при разработке современных керамических материалов.

Результатом таких разработок стал широкий спектр керамических ма­териалов, пригодных для разных технологических процессов и предназна­ченных для изготовления различных видов протезов.

Среди современных керамических материалов в зависимости от спо­соба повышения прочности можно выделить три большие группы:

-  керамика с упрочненным каркасом;

-  керамика для фиксации полимерными адгезивами;

-  металлокерамика.