Избранные статьи. №49
История стоматологической керамики
После открытия в Китае фарфора и его широкого распространения в Европе у специалистов появились мысли об использовании этого нового материала для замещения зубов. До XVIII века зубные протезы изготавливались главным образом из удаленных зубов человека и животного, слоновой кости.
Еще в 1774 году Duchateaux, а в 1788 году Chemant описывали применение фарфора для изготовления зубных протезов. Первые фарфоровые зубы были изготовлены в 1808 году Fonzi. Промышленное производство керамических зубов началось в 1833 году в Англии, затем в США (1844 г.) и в Германии, где открылись первые зубные фабрики Wienand, 1893 г. (сегодня это фирма Dentsply GmbH), Bad Nauheim (1911 г.), Hutschenreuther (1921 г.) и Vita (1922г.).
Сначала фарфор использовался для замещения одиночных дефектов зубного ряда. Позже стали предприниматься попытки изготовления из фарфора мостовидных зубных протезов, когда на платиновый каркас наносилась и обжигалась фарфоровая масса (Parmely-Brown, 1884; Swann и Hiltebrandt, 1934). Однако только с введением специальных золотосодержащих сплавов с низкой температурой плавления после II Мировой войны началась эра металлокерамики.
Исходной рецептурой для разработки стоматологической керамики явилась рецептура фарфоровой массы для изготовления посуды, состоящая из 50% каолина, 25% полевого шпата и 25% кварца. Однако проблемы эстетики сохранялись, т. к. этот материал давал сильное замутнение, вызванное преобразованием каолина в муллит при обжиге фарфора. Последующие модификации фарфоровых масс способствовали улучшению их эстетических качеств, но отрицательно влияли на прочность материала.
Современные керамические массы состоят, в основном, из смеси полевого шпата (90%) и кварца (10-30%). Кроме того, добавляются флюсы с целью снижения температуры плавления массы, пигменты и замутняющие вещества.
Процесс изготовления керамической массы
Сырье
Полевой шпат
Полевой шпат - один из основных компонентов керамической массы, к качеству которого предъявляются особые требования. В зависимости от химического состава различают три основные группы полевого шпата: калиевый, содовый и известковый. В природе отдельные виды нолевого шпата редко встречаются в чистом виде.
В минеральном состоянии полевой шпат имеет кристаллическую структуру неопределенного цвета (от серого до фиолетового). При нагревании до 1290°С полевой шпат начинает плавиться, переходя в стекловидное состояние, но форму сохраняет.
Кварц
Следующим важным компонентом стоматологической керамики является кварц (SiO,).
Его температура плавления - 1400°С. Благодаря кварцу увеличивается вязкость и улучшается прочность керамической массы при ее обжиге. От содержания кварца зависят прочность, коэффициент термического расширения, степень замутнения и устойчивость керамической массы к температурным изменениям.
Каолин
Каолин (Al0x2Si0x2H20) входит в состав керамической массы в очень небольших количествах (< 3%).
Другие компоненты керамической массы
К добавочным компонентам, включенным в керамическую массу с целью снижения температуры плавления, относятся: флюсы, сода, борная кислота. Прочность керамики увеличивается при добавлении в ее состав АlО3.
Обработка
Все компоненты керамической массы подвергаются тщательному контролю, затем начинается их обработка: размельчение, очистка, смешивание, фриттование (расплавление при 1200-1400°С с целью обеспечения однородности массы), темперирование. В результате последнего образуются кристаллы лейцитов на этапе стеклофазы. Образование лейцитов очень важно для определения коэффициента термического расширения и прочности стоматологической керамики. Обычно содержание лейцита в керамических массах составляет 25%.
Наряду с основными керамическими массами изготавливаются эффект- и глазурь-массы. Глазурь-массы представляют собой мелко измельченные стеклофритты, содержащие большое количество флюсов для снижения температуры обжига. Эффект-массы - это пигментсодержащие глазурь-массы.
Воспроизведение цвета и флуоресценции естественных зубов в керамике
Выпускается множество различно окрашенных керамических масс. Часто говорят об окрашивании, связанном с окислами металлов. Но это неверно. Металлические окислы не применяются, т. к. при обжиге могут вызвать различное окрашивание. В керамических массах для передачи цветовых особенностей естественных зубов используются пигменты. Речь идет о шпинелях (MgOxAI0), имеющих характерные цвета.
Опаковые массы содержат, как правило, 12% пигментов и замутнители. В составе дентиновых масс их до 1%. Для воспроизведения флуоресцирующих свойств естественного зуба в состав керамических масс добавляют окислы лантана.