Основные конструкционные материалы, применяемые в ортопедической стоматологии: металлы и их сплавы, пластмассы

Практическое занятие № 6 
 
Тема. Основные конструкционные материалы, применяемые в ортопедической стоматологии: металлы и их сплавы, пластмассы. 
 
Аннотация 
 
Стоматологическое материаловедение является прикладной наукой, которая рассматривает вопросы происхождения, производства и применения стоматологических материалов, изучает их строение, свойства, а также решает проблемы создания новых, более эффективных материалов. Все материалы, применяемые в ортопедической стоматологии, можно разделить на две группы: основные и вспомогательные.  
 
Основные или конструкционные материалы – материалы, из которых непосредственно изготавливают зубные или челюстные протезы.  
 
К ним предъявляются следующие требования: 1) быть безвредными; 2) химически инертными в полости рта; 3) механически прочными, пластичными, упругими; 4) сохранять постоянство формы и объема; 5) обладать хорошими технологическими свойствами (легко поддаваться паянию, литью, сварке, штамповке, полированию и протяжке и др.); 6) по цвету быть аналогичными замещаемым тканям; 7) не должны иметь какого-либо привкуса и запаха; 8) обладать оптимальными гигиеническими свойствами, т.е. легко очищаться обычными средствами для чистки зубов.  
 
К основным материалам относятся: металлы и их сплавы, пластмассы, фарфор и ситаллы. 
 
Металлы – определенная группа элементов, которая вступает в химическую реакцию с неметаллами, и отдает им свои внешние электроны. Для металлов характерны пластичность, ковкость, непрозрачность, металлических блеск, высокие тепло - и электропроводность. 
 
Все металлы можно разделить на две большие группы – черные и цветные. Черные металлы имеют темно-серый цвет, большую плотность, высокую температуру плавления, высокую твердость. Цветные металлы имеют красную, желтую, белую окраску, обладают большой пластичностью, малой твердостью, низкими температурами плавления. Из большой группы цветных металлов выделяют тяжелые и легкие. К тяжелым относят свинец, медь, никель, олово, цинк и др. Их плотность составляет 7,14-11,34. Легкие металлы – алюминий, магний, кальций, калий, натрий, барий, бериллий, и литий. Их плотность – 0,53 – 3,5. К легким металлам относят так же и титан, плотность которого равна 4,5. Обособленные группы среди цветных металлов занимают так называемые благородные и редкоземельные металлы. Металлы отличаются по типу кристаллических решеток. Чаще встречается кубическая объемно – центрированная решетка (например, у хрома, молибдена, ванадия), кубическая гранецентрированная (никель, медь, свинец) и гексагональная плотноупакованная (титан, цинк). 
 
Сплавы - вещества, получаемые путем сплавления двух и более элементов. При этом образующийся сплав обладает совершено новыми качествами. Различают два вида сплавов: металлические и неметаллические. Металлические сплавы могут состоять либо только из металлов, либо из металлов с содержанием неметаллов. Неметаллические сплавы состоят из неметаллических веществ. Например, стекла, фарфора, ситаллов и других.  
 
Сплавы классифицируют по числу сплавляемых элементов (компонентов): если два элемента – бинарный сплав; три – тройной сплав и т.д. 
 
На основе совместимости атомов металлов, составляющих сплав в твердом состоянии, различают несколько типов сплавов. Наипростейший – когда при микроскопическом анализе сплава можно различить, что его зерна похожи на зерна чистых металлов; структура каждого зерна гомогенна. Такой тип сплава называют механической смесью. Бывают металлы, которые способны взаимно растворяться друг в друге в твердом состоянии, сплавы таких металлов называют твердыми растворами. Большинство золотых стоматологических сплавов являются твердыми растворами. Существуют металлические сплавы, относящиеся к типу интерметаллических соединений. Примером последних служит стоматологическая амальгама. Наибольшее число сплавов, применяемых в стоматологии, относится к твердым растворам.  
 
Все металлические сплавы, применяемые в стоматологии, можно разделить на легкоплавкие (с температурой плавления до 300°C), относящиеся к вспомогательным материалам, и тугоплавкие. В свою очередь, тугоплавкие делятся на благородные сплавы (с температурой плавления до 1100°С) и неблагородные сплавы, температура плавления которых превосходит 1200°С (таблица №1). 
 
Таблица №1

Стоматологические сплавы
БЛАГОРОДНЫЕ		НЕБЛАГОРОДНЫЕ
Золотые сплавы	Серебряно – палладиевые	Co – Cr    Ni – Cr    Tj и Ti – сплавы хромоникелевые     (нержавеющие стали)
Au – Pt – Pd    Au - Pd    Au – Pd - Ag    Au – Pd – Ag – Cu	Ag - Pd    Ag – Pd – Cu    Ag – Pd – Zn

 

 
Согласно международному стандарту ИСО 8891 – 98 к благородным сплавам относят сплавы, содержащие от 25 до 75% масс. золота и/или металлов платиновой группы, к последним относятся: платина, палладий, родий, иридий, рутений и осмий. 
 
Золотые сплавы делят по количественному содержанию золота в них на сплавы с большим - более 75% и с малым - 45 – 60% содержанием золота. Получили широкое применение из-за высокой антикоррозийной стойкости.  
 
В ортопедической стоматологии применяют следующие сплавы на основе золота: 
 
а) сплав 900-916 пробы, температура плавления – 1050°C, содержит 91 % золота 4,5% меди, 4,5% серебра, материал желтого цвета, не окисляется в полости рта, обладает хорошими пластическими и литейными свойствами, применяют для изготовления коронок и мостовидных протезов; 
 
б) сплав 750 пробы, температура плавления – 1050°С, более жесткий и упругий сплав, чем предыдущий, содержит 75% золота, 16,66% меди, 8,34% серебра, из этого сплава изготавливается плакировка для фарфоровых зубов и базисные пластинки для съемных протезов; 
 
в) золотые сплавы с примесью платины могут содержать: 1) 75% золота, 4,15% платины, 8,35% серебра, 12,5% меди; 2) 60% золота, 20% платины, 5% серебра, 15% меди, обладают хорошими литейными качествами, применяются для изготовления каркасов бюгельных протезов, вкладок, полукоронок и кламмеров в съемных пластиночных протезах. 
 
г) сплав 750 пробы, температура плавления – 800°С, содержит 75% золота, 5% серебра, 13% меди, 5% кадмия, 2% латуни, используется для изготовления припоя. 
 
По механическим свойствам золотые сплавы делят на 4 типа (таблица №2):

•  
  тип 1 – низкой прочности;
•  
  тип 2 – средней прочности;
•  
  тип 3 – высокой прочности;
•  
  тип 4 – сверхпрочные сплавы.

 
Таблица №2

Состав сплавов золота различной механической прочности
Тип	Характеристика	Au (%)	Ag (%)	Cu (%)	Pt (%)	Pd (%)	Zn (%)
1	Мягкий	80-90	3-12	2-5	-	-	-
2	Средний	75-78	12-15	7-10	0-1	1-4	0-1
3	Твердый	62-68	8-26	8-11	0-3	2-4	0-1
4	Сверхтвердый	60-70	4-20	11-16	0-4	0-5	1-2

 
 
Сплавы 1 типа рекомендуются для изготовления одноповерхностных вкладок. Поскольку они относительно мягкие и легко деформируются, необходимо обеспечить им соответствующую опору для предотвращения деформирования под воздействием жевательной нагрузки. Низкий предел текучести этих сплавов обеспечивает легкую полировку краев вкладки. Благодаря высокой пластичности они менее подвержены отколам. 
 
Сплавы 2 типа рекомендуются для изготовления большинства видов вкладок.  
 
Сплавы 3 типа используются для изготовления всех видов вкладок, накладок, искусственных коронок, небольших по протяженности мостовидных протезов и литых штифтов. Однако они труднее поддаются полированию. 
 
Сплавы 4 типа используются для литых штифтов и создания искусственной литой культи под коронку, для всех видов мостовидных и съемных протезов при частичной потери зубов, для изготовления кламмеров.  
 
Платина – это самый тяжелый металл серовато-белого цвета с температурой плавления – 1770°С, является довольно мягким, ковким и вязким металлом с незначительной усадкой. Платина не окисляется на воздухе и при нагревании, не растворяется в кислотах, кроме царской водки. Применяется для изготовления коронок, штифтов, крампонов искусственных зубов. Платиновая фольга используется при изготовлении фарфоровых коронок и вкладок. 
 
Серебро имеет белый цвет, температура плавления – 960°С. Серебро тверже золота и мягче меди. Является хорошим проводником электричества и тепла, неустойчиво к действию кислот. Применяется в составе серебряно-палладиевого сплава, который состоит из 50-60% серебра, 27-30% палладия, 6-8% золота, 3% меди, 0,5% цинка, имеет температуру плавления 1100-1200°С, обладает выраженными антисептическими свойствами, применяется для изготовления вкладок, коронок, мостовидных протезов. 
 
В ортопедической стоматологии используют следующие неблагородные сплавы: на основе железа, хрома, кобальта, никеля; на основе меди, никеля, титана, алюминия, ниобия, тантала. 
 
В нашей стране широко используется нержавеющая сталь, или её называют хромоникелевая (типа 1Х18Н9Т), имеет высокие физико-механические свойства, химическую стойкость, хорошо прокатывается, вытягивается и профилируется, обладает хорошей пластичностью и ковкостью после термической обработки, что имеет большое значение в процессе штамповки коронки, после закаливания не деформируется. Металл бело-серебристого цвета, температура плавления 1450°С. Содержит: 72% железа, 18% хрома, 9% никеля, 1% титана. Хром придает сплаву коррозийную стойкость, никель пластичность, усиливает вязкость, делает его ковким. Никель, входящий в состав сплава, нельзя признать полностью биосовместимым металлом, так как он обладает токсичностью и может вызывать аллергические реакции. Для улучшения литейных свойств добавляют титан, что придает стали высокие механические свойства. Область применения: коронки, мостовидные протезы, кламмеры, ортодонтические аппараты, литые детали.  
 
КХС – сталь кобальтохромовая. Состав: 67% – кобальт, 26% – хром, 6% – никель, остальное – Fe. Материал серебристо-белого цвета, с температурой плавления 1460°С. Некоторые кобальтохромовые сплавы, например «Vitallium» состоят из 60,6% – кобальта, 31,5 % – хрома, 6% – молибдена. В КХС может добавляться марганец и легирующий элемент - титан. Кобальт, имеет высокие механические свойства. Хром увеличивает коррозийную стойкость сплава и уменьшает его способность к потускнению. Молибден придает сплаву металлокристаллическую структуру, что также усиливает прочность. Марганец повышает качество литья, понижает температуру плавления, способствует удалению газов и сернистых соединений. В настоящее время используют углеродсодержащие (бюгодент ССS, бюгодент ССЕ, бюгодент ССН) и не содержащие углерод (КХ-дент СS, КХ-дент СЕ, КХ-дент Сl) виды кобальтохромомолибденовых сплавов. 
 
КХС не окисляется, не поддается ковке, но обладает отличными литейными качествами, практически не дает усадки при литье и относится к прецизионным сплавам, т.е. точным. Применяется: при изготовлении каркасов бюгельных протезов, литых мостовидных, а также металлокерамических и металлопластмассовых протезов. 
 
Сплавы титана биологически инертны, имеют высокую удельную прочность, отличную химическую стойкость по отношению ко многим агрессивным средам, низкий коэффициент усадки при литье, не токсичны и доступны. В клиническом аспекте наибольший интерес представляют две формы титана. Это технически чистая форма титана и сплав титана - 6% алюминий - 4% ванадий. Для изготовления металлокерамических конструкций использует сплав Ti-6AG-4V. Для изготовления вкладок, штифтовых конструкций, коронок, мостовидных протезов, каркасов бюгельных протезов, имплантов, а также мелкого медицинского инструментария применяют сплавы BT1Л, ВТ5Л, ВТ6Л.  
 
В имплантологии широко применяют следующие сплавы титана: ВТ1-00, ВТ1-010, ВТ1Л, ВТ5Л, 6ЛВТЗ-1, Ti-6AG-4V, TiNi (никелид титана). Из соединений титана в зуботехнической практике применяется двуокись титана. Она представляет собой белый порошок, который используется в качестве замутнителя при производстве пластмасс, а так же при приготовлении лаков для покрытия металлических частей зубных протезов. 
 
Литье титановых сплавов представляет серьезную технологическую проблему. Титан имеет высокую температуру плавления (~1670°С), что затрудняет компенсацию усадки отливки при охлаждении. В связи с высокой реакционной способностью металла, литье необходимо выполнять в условиях вакуума или в инертной среде, что требует использования специального оборудования. Другая проблема заключается в том в том, что расплав имеет тенденцию вступать в реакцию с литейной формой из огнеупорного формовочного материала, образуя слой окалины на поверхности отливки, что снижает качество прилегания протеза. В титановых отливках также часто можно наблюдать внутреннюю пористость. Поэтому используются и другие технологии для изготовления зубных протезов из титана, например, такие как CAD/САМ_технологии в сочетании с прокаткой и методом искровой эрозии. 
 
Сплавы, применяемые в ортопедической стоматологии, по определенным свойствам можно разделить на две группы. К первой группе относятся сплавы, обладающие общемедицинскими свойствами. Они не должны вызывать в полости рта аллергического и токсического действия. Во вторую входят сплавы с определенными технологическими свойствами: высокой антикоррозийной стойкостью; прочностью; твердостью; малой усадкой при литье; невысокой температурой плавления; ковкостью, текучестью при литье; возможностью паяния и сварки; хорошей механической и электролитической обработкой и полировкой. Все эти требования зависят от свойств компонентов, входящих в сплав. 
 
Различают механические, физические, технологические и химические свойства конструкционных материалов.  
 
Механические свойства материалов – это способность материалов сопротивляться деформирующему и разрушающему воздействию внешних механических сил в сочетании со способностью при этом упруго и пластически деформироваться.  
 
Деформацией называется изменение размеров и формы тела под действием приложенных к нему сил. Деформация может быть упругой и пластичной. Первая исчезает после снятия нагрузки. Она не вызывает изменений структуры, объема и свойств металлов и сплавов. Вторая не устраняется после снятия нагрузки и вызывает изменение структуры, объема, и свойств металлов и сплавов. Пластическая деформация приводит к изменению физических свойств металла, а именно: к повышению электросопротивления, уменьшению плотности, изменению электромагнитных свойств. Упрочнение металла под действием пластической деформации еще называется наклепом. Имеющие наклеп металлы более склонны к коррозионному разрушению при эксплуатации. 
 
Выделяют следующие механические свойства: твердость, прочность, упругость, пластичность.  
 
Твердостью называется способность тела оказывать сопротивление при внедрении в его поверхность другого тела. Это важная характеристика материала, позволяющая судить о способности материала сопротивляться износу.  
 
Прочностью называют способность материала сопротивляться действию внешних сил, не разрушаясь и не деформируясь. Это одно из основных требований, предъявляемых к материалам, из которых изготавливают все виды протезов. Прочность материала зависит от его природы, строения, размеров изготовленных из него изделий, величины нагрузок и характера их действия.  
 
Упругость – это способность материала изменять форму под действием внешней нагрузки и восстанавливать форму после снятия этой нагрузки. Наглядным примером упругих свойств материала может служить растяжение металлической пружины и изгиб стальной проволоки. После устранения действия силы все эти тела приобретают прежнюю форму.  
 
Пластичность – свойство материала, не разрушаясь, изменять форму под действием нагрузок и сохранять эту форму после того, как нагрузка перестает действовать. Этим свойством обладают многие слепочные массы, воск, металлы. 
 
К физическим свойствам материалов относятся цвет, плотность, плавление, теплопроводность, тепловое расширение и сжатие при нагревании и охлаждении. 
 
Цвет материала играет важную роль совпадать с цветом тех тканей, которые он замещает. Все металлы не соответствуют этому требованию, но пластмассы и фарфор, наоборот, могут быть приведены в точное соответствие с цветом близлежащих тканей. 
 
Плотностью называется количество данного вещества, содержащегося в единице объема. Это свойство имеет большое значение при выборе материала для изготовления различных конструкций протезов. Зная плотность материала, можно легко вычислить, какой будет масса всего изделия, изготовленного из этого материала.  
 
Плавление – это переход тела из твердого состояния в жидкое под действием тепла. Твердые тела переходят в жидкое состояние при разной температуре, которая называется температурой плавления.  
 
Тепловое расширение – это способность тел расширяться при нагревании, т.е. в большей или меньшей степени изменять линейные и объемные размеры. При охлаждении этих тел наблюдается обратное явление – уменьшение объема или сжатие. В стоматологической практике постоянно приходится иметь дело с телами, обладающими разными коэффициентами линейного и объемного расширения. Если не учесть коэффициента теплового расширения, то отлитые металлические детали не будут соответствовать заготовленной детали вследствие усадки при охлаждении. 
 
Технологические свойства – это свойства, определяющие пригодность материала к обработке и возможность применения его в тех или иных условиях. Наиболее важными для ортопедической стоматологии являются ковкость, усадка и текучесть.  
 
Ковкость – это способность материала поддаваться обработке давлением, принимать новую форму и размеры под действием прилагаемой нагрузки без нарушения целостности. Свойство ковкости присуще многим металлам и почти отсутствует у пластмасс. 
 
Под текучестью понимают способность материала в жидком, пластифицированном или расплавленном состоянии заполнять тонкие места литьевой или прессовочной формы. Это свойство материалов в ортопедической стоматологии используется для изготовления литых деталей из металлов, протезов из пластмассы.  
 
Усадка – это уменьшение объема отлитой или отпрессованной детали при охлаждении или затвердении материала при переходе из одного состояния в другое и хранении. Она зависит от свойств материалов, степени их нагрева и способа охлаждения.  
 
Под химическими свойствами материалов понимают отношение материалов к другим химическим веществам, в частности, их поведение в различных средах: кислотах, щелочах, растворах солей, воде и на воздухе. К химическим свойствам относят растворимость, окисляемость, жаростойкость. 
 
Широко известны такие явления как коррозия металла и гальванизм. Зубные протезы в полости рта постоянно подвергаются воздействию химически активных веществ. Если материал, из которого они изготовлены, будет вступать во взаимодействие с жидкостями полости рта, то он будет разрушаться, и образующиеся в результате реакции вещества, попадая в организм, могут оказать на него вредное воздействие. Поэтому основным требованием, предъявляемым к материалам, является их абсолютная химическая стойкость в полости рта. 
 
Взаимодействие между металлом и полости рта первоначально может заключаться в некоторой адсорбции компонентов этой среды поверхностью металла. При определенных условиях адсорбция может привести к возникновению химических реакций, которые чаще всего приводят к коррозии, т.е. процессу разрушения металлов вследствие их химического или электрохимического взаимодействия с окружающей средой, ротовой жидкостью, слюной, пищей. Усилению процессов коррозии способствуют и знакопеременные нагрузки, которые претерпевают металлические конструкции в полости рта. 
 
Характер коррозии металлов различают по: а) форме разрушения; б) механизму процесса.  
 
По форме разрушения коррозии делят на: 1) равномерную (сплошную); 2) местную;  
 
3) межкристаллитную. 
 
По механизму процесса различают: 1) химическую; 2) электрохимическую коррозию. 
 
Технология применения сплавов металлов 
 
При изготовлении протезов применяют различные технологические процессы: литье, ковка, штамповка, прокатка, волочение, отжиг, закалка, паяние, отбеливание, шлифовка и полировка. 
 
Литье – это процесс производства фасонных отливок путем заполнения жидким металлом заранее приготовленных форм, в которых металл затвердевает. Процесс литья включает ряд последовательных операций: 1) изготовление восковых моделей деталей; 2) установку литникобразующих штифтов и создание литниковой системы; 3) покрытие моделей огнеупорным облицовочным слоем; 4) формовку моделей огнеупорной массой в муфеле; 5) выплавление воска; 6) сушку и обжиг формы; 7) плавку сплава; 8) литье сплава; 9) освобождение деталей от огнеупорной массы и литниковой системы. 
 
Для заполнения металлом полости какой-либо формы на него следует создать давление. В зависимости от характера давления на металл различают следующие методы литья: под давлением, центробежное и вакуумное. 
 
Важнейшие литейные свойства: жидкотекучесть, малая усадка, незначительная ликвация. 
 
Жидкотекучестью сплавов называется его способность заполнять форму, точно воспроизводить ее очертания.  
 
Ликвацией называют неоднородность состава сплава в различных частях отливки, возникающую при кристаллизации. Различают зональную, внутрикристаллическую ликвацию и ликвацию по удельному весу. Зональная ликвация возникает из-за разности температур затвердевания отдельных составляющих и разной плотности составляющих этих сплавов. Внутрикристаллическая ликвация образуется при ускоренном охлаждении отливов. Ликвация по удельному весу возникает в сплавах, содержащих тяжелые металлы. 
 
Для получения металлических деталей посредством литья используют два метода: метод литья по выплавляемым моделям из моделировочного воска в формах из огнеупорного материала и метод литья по выплавляемым моделям на огнеупорных моделях, помещенных в формы из огнеупорного материала. 
 
Ковка – это процесс обработки металла, при котором изменение его формы не обусловлено какими-либо контурами. Ковка в зуботехнической лаборатории проводится на наковальне, имеющей фасонные отростки, по форме похожие на естественные зубы. 
 
Штамповка – это процесс обработки металла, при котором изменение его формы строго ограничено формами штампа. Методом штамповки в лаборатории получают гильзы, металлические коронки, части съемных и несъемных протезов. 
 
Прокатка – это процесс обработки металла, в результате которого из металлического слитка получают листовой материал. 
 
Волочение – это процесс обработки металла, в результате которого из металлического слитка получают проволоку. В дальнейшем эта проволока может использоваться для изготовления кламмеров съемных протезов. 
 
Закалкой называется нагрев сплава до определенной температуры с последующим быстрым охлаждением. Назначение закалки – предание сплаву высокой твердости и повышенной прочности. 
 
После механической обработки сплавы становятся менее пластичными и приобретают такие свойства как хрупкость и повышенную жесткость. Чтобы улучшить обрабатываемость сплава, снять внутреннее напряжение, снизить твердость и повысить пластичность и вязкость, металл подвергают отжигу.  
 
Отжигом называется процесс нагрева металла до температуры, при которой происходят структурные изменения в сплаве, выдержка при этой температуре и последующее медленное охлаждение. При отжиге происходит рекристаллизация – это процесс возникновения и роста новых недеформированных кристаллических зерен поликристалла за счет других зерен. Чтобы восстановить структуру и свойства наклепанного металла его надо нагреть выше температуры рекристаллизации. Уже небольшой нагрев для нержавеющей стали (400-500 С) снимает искажение решетки, уменьшает внутреннее напряжение. Эта обработка получила название термомеханической. 
 
Паяние – процесс соединения металлических частей протезов посредством расплавления родственного сплава с более низкой температурой плавления. Этот сплав называется припоем. 
 
При любом нагревании металла открытым пламенем под действием кислорода воздуха он покрывается окисной пленкой – окалиной. Для дальнейшей работы с таким металлом ее необходимо удалить. Процесс снятия окалины с поверхности металла называется отбеливанием, а вещества, служащие для растворения окалины – отбелами. В качестве отбелов для нержавеющей стали используют сильные химические растворы, состоящие из соляной, азотной, серной кислот и воды. Для серебряных сплавов отбелом служит 96% спирт, для золотых сплавов – 40-50% раствор соляной кислоты. 
 
Шлифовка и полировка – это два метода обработки металлических деталей зубных протезов. Разница между ними заключается в том, что шлифовка – это более грубая обработка с использованием металлических фрез, кругов и фасонных головок с крупным абразивным зерном. С помощью шлифовки удаляются излишки материала, различного характера неровности (небольшие поры, наплывы, остатки литниковой системы). 
 
Полировка – это более тонкая обработка металлической поверхности, которую можно проводить двумя способами: механическим и электрохимическим. Механический способ заключается в использовании кругов с мелким абразивным зерном, фетровых фильтров, волосяных и матерчатых щеток, полировочных паст. Электрохимический метод позволяет 
 
растворять мельчайшие выступы и шероховатости за счет переноса с них ионов металла в электролит. Полированием создают зеркально гладкую поверхность. 
 
В последнее время для изготовления различных ортопедических конструкций стоматологами широко используются такие технологические методы как фрезерование, плазменное напыление и гальванопластика. В промышленности фрезерованием называют процесс обработки наружных и внутренних поверхностей заготовок методом резания с помощью специальных режущих инструментов, называемых фрезами. Фрезы – это многолезвийные инструменты. С их помощью с металлической заготовки снимается необходимый слой материала до получения детали с заданными размерами, формой и чистотой поверхности. Используют фрезерование при изготовлении бюгельных и съемных пластиночных протезов с замковой и телескопической системами фиксации. При изготовлении несъемных протезов пользуются методом компьютерного фрезерования. 
 
Процесс компьютерного фрезерования зубных протезов включает в себя получение исходных данных с помощью трехмерного цифрового сканирования, передачу их на компьютер и обработку с последующим изготовлением реставрации на станке-автомате, управляемом этим же компьютером. Для этих целей используются системы CAD\CAM, которые можно разделить на две большие группы: это неавтономные системы, сканирую- 
 
щая часть которых устанавливается в клинике, а фрезерование происходит в специализированной централизованной лаборатории, и автономные системы, сканирование, моделировка и фрезерование протезов в которых происходит непосредственно в клинике. К последней группе относится система CEREC. 
 
В основе плазменного напыления лежит процесс создания на поверхности каркаса зубного протеза ретенционного металлического слоя (микроперлы) толщиной всего 50-70 мкм. Напыляемый материал (порошок нержавеющей стали или КХС) в плазменной струе нагревается, расплавляется, и происходит формирование покрытия. Кроме механического 
 
сцепления, прочность покрытия обеспечивается за счет ряда других механизмов, включая диффузию компонентов покрытия в основной материал, сплавление и химическое взаимодействие. В результате на поверхности коронки образуется развитая пористая поверхность со степенью развития в 250 раз, в поры которой легко проникает любой облицовочный материал, образуя прочное бесщелевое соединение. Авторами выделяются 
 
следующие основные направления применения метода плазменного напыления в ортопедической стоматологии: нанесение металлических и керамических ретенционных покрытий на несъемные конструкции каркасов зубных протезов из металла с последующей облицовкой пластмассой, керамикой, ситаллами и фотокомпозитами; создание «корковых» зубных протезов на основе формообразующих покрытий из металлов и керамики на гипсовых заготовках с последующей облицовкой их различными видами пластмасс и фарфором; нанесение покрытий на детали штифтовых стоматологических конструкций; нанесение покрытий из металлов и биологически активных керамических материалов на внутрикостные зубные имплантанты. 
 
Гальванотехника используется для изготовления единичных гальванокерамических коронок, вкладок, мостовидных протезов при отсутствии одного зуба в боковом участке зубного ряда и одного или двух зубов во фронтальном участке. В основе метода лежит электролиз. При воздействии электрического тока на электролиты вызывается химическая реакция, которая приводит к покрытию одного из электролитов тонким, равномерным слоем металла. Электролит состоит в основном из водного раствора солей металла и других солей, увеличивающих электропроводность электролита. Аноды состоят, как правило, из титана, который для улучшения электрических свойств покрывается платиной. Облицовываемая заготовка образует катод. 
 
К группе основных материалов относятся также стоматологические полимерные материалы - пластмассы.  
 
Полимеры - вещества, молекулы которых состоят из большого числа повторяющихся звеньев. Основными исходными соединениями для получения полимерных материалов являются мономеры и олигомеры. Для облегчения переработки полимеров и придания им комплекса требуемых свойств в их состав вводят различные компоненты - наполнители, пластификаторы, стабилизаторы, красители, сшивагенты, антимикробные агенты. 
 
Наполнители - вещества, придающие изделию прочность, твердость, теплопроводность, стойкость к действию агрессивных сред, липкость и другие физико-механические свойства. Наполнители по происхождению делятся на органические и минеральные, по структуре на порошкообразные и волокнистые. В качестве наполнителя применяют древесную муку, стекловолокно, порошки различных металлов, минералов.  
 
Пластификаторы - вещества, придающие материалам пластичность в процессе обработки, и обеспечивающие эластичность готового материала. В качестве пластификаторов используют дибутилфтолат, диоктилфтолат и другие.  
 
Стабилизаторы - вещеста, тормозящие старение полимеров. Применяются антиоксиданты, препятствующие окислению; фотостабилизаторы, ингибирующие фотолиз и фотоокисление; антиарды, препятствующие старению под действием излучения.  
 
Красители применяют для окрашивания материалов, для получения эстетического эффекта и имитации мягких и твердых тканей. Для окраски полимеров используют различные органические красители и пигменты.  
 
Сшивагенты - вещества, которые образуют поперечные связи между макромолекулами для повышения прочности полимерных материалов.  
 
Антимикробные агенты - добавки, препятствующие зарождению и размножению микроорганизмов в полимерных материалах.  
 
Антиоксиданты - это антиокислители, природные или синтетические вещества, способные тормозить или предотвращать процессы, приводящие к старению полимеров. 
 
Классификация полимеров 
 
1. По действию нагревания на свойства пластмасс: 
 
- термопласты (при повышении температуры размягчаются, состав при этом не изменяется); 
 
- обратимые термопласты (приобретают пластичность при нагревании, а при понижении температуры возвращаются в твердое состояние, при этом состав не изменяется). К ним относятся полиметилметакрилат, полистирол, капрон, поливинилхлорид, полиэтилен, фторопласт, поликарбонат и др.; 
 
- реактопласты (термореактивные; необратимые полимеры), при нагревании до температуры 150-170°С, а иногда и без термического воздействия они теряют способность вторично размягчаться, при этом некоторые компоненты претерпевают химическое изменение или разрушаются. К этому виду пластмасс относятся бакелит, аминопласты, фенопласты и др.; 
 
- термостабильные, при нагревании не переходят в пластичное соединение и сравнительно мало изменяются по физическим свойствам вплоть до температуры их термического разрушения.  
 
2. По составу смеси: однокомпонентные, многокомпонентные, сополимерные (полимеры, содержащие в одной макромолекуле несколько типов мономерных звеньев). 
 
3. По типу полимера:  
 
- линейные (целлюлоза); 
 
- разветвленные, имеют структуру, подобную крахмалу и гликогену;  
 
- пространственные (сшитые), построены в основном как сополимеры;  
 
- регулярные (целлюлоза); 
 
- нерегулярные (нуклеиновые кислоты, белки). 
 
4. По типу наполнителя. 
 
5. По эксплуатационным характеристикам. 
 
6. По числу атомов, входящих в молекулу: низкомолекулярные, высокомолекулярные, органические (полиэтилен, полиметилметакрилат, биополимеры), неорганические (силикаты). 
 
7. По химической структуре мономера: гомоцептные, имеющие связи углерод-углерод и гетероцептные, имеющие кроме углеродных связей связи с атомами кислорода, серы, галогенами.  
 
Классификация полимеров по назначению: 
 
1. Основные, используемые для изготовления съемных и несъемных зубных протезов: 
 
- базисные (жесткие) полимеры; 
 
- эластические полимеры, или эластомеры (в том числе силиконовые, тиоколовые и полиэфирные оттискные массы); 
 
- полимерные (пластмассовые) искусственные зубы; 
 
- полимеры для замещения дефектов твердых тканей зубов (материалы для пломб, штифтовых зубов и вкладок); 
 
- полимерные материалы для временных несъемных зубных протезов; 
 
- полимеры облицовочные; 
 
- полимеры реставрационные (быстротвердеющие). 
 
2. Вспомогательные. 
 
3. Клинические.  
 
Классификация полимерных материалов для базисов съемных зубных протезов (в соответствии с международным стандартом №1567 и ГОСТ Р 51889-2002) представлена в таблице №3  
 
Таблица №3

Классификация полимерных материалов для базисов съемных зубных протезов
Акриловые полимермономерные материалы					Термопласты, Тип 3
Инициирование полимеризации внешней энергией			Инициирование полимеризации    химической реакцией		Для литья под давле    нием	Для формования из    листовых    загото    вок
Горячего отверждения,    Тип 1	Микроволнового отверждения,    Тип 5	Свето    вого отверждения,    Тип 4	Холодного отверждения,    Тип 2
			Для формования	Для заливки

 

 
 
Пластмассы делятся на самотвердеющие, или холодного отвердения, т.е. затвердевающие при комнатной температуре, и пластмассы горячего отвердения, затвердевающие при термической обработке. 
 
Процесс схватывания пластмассы проходит несколько стадий: 
 
первая стадия – насыщения, заключается в смешивании порошка и жидкости, при этом не допускается наличия, как свободной жидкости, так и порошка. Оптимальным является объемное соотношение мономера к полимеру 1:3; 
 
вторая стадия – песочная, масса напоминает смоченный водой песок; 
 
третья стадия – тянущихся нитей, масса становится более вязкой, а при её растягивании появляются тонкие нити; 
 
четвертая стадия – тестообразная, отличается еще большей плотностью и исчезновением тянущихся нитей при разрыве; 
 
пятая стадия – резиноподобная или стадия затвердевания пластмассы. 
 
Работают с пластмассой в тестообразной стадии. Пластмассы горячего отвердения при правильном режиме полимеризации содержат 0,5% , быстроотвердевающие – 3,5% остаточного мономера. 
 
В ортопедической стоматологии применяются следующие виды пластмасс: 
 
1. Акрилаты – на основе акриловой и метакриловой кислот. Несколько десятилетий удерживают первенство в стоматологии благодаря своим главным свойствам: относительно низкой токсичности, удобству переработки, химической стойкости, механической прочности, эстетическим качествам. Большинство материалов в качестве основного ингредиента содержат полиметилметакрилат (ПММА). 
 
Представители: 
 
а) «Этакрил» – синтетический материал на основе акрилового сополимера, окрашенного под цвет слизистой оболочки полости рта; 
 
б) «Фторакс» – пластмасса горячего отверждения типа порошок-жидкость на основе фторсодержащих акриловых сополимеров. Состоит из порошка и жидкости. Протез из «Фторакса» обладает повышенной прочностью и эластичностью и хорошо гармонирует по цвету с мягкими тканями полости рта; 
 
в) «Акронил» – сшитая и привитая пластмасса; 
 
г) бесцветная пластмасса – на основе очищенного от стабилизатора полиметилметакрилата, содержащего антистаритель (тинувин). Состоит из порошка и жидкости. 
 
Все перечисленные пластмассы применяются для изготовления базисов в бюгельных и съемных пластиночных протезах, ортодонтических аппаратах. Они являются пластмассами горячего отвердения. Бесцветная пластмасса применяется для изготовления базисов протезов в тех случаях, когда противопоказан окрашенный базис (аллергия на краситель), а также для других целей, когда необходим прозрачный базисный материал. 
 
д) «Синма-74», «Синма-М» – пластмассы, выпускающиеся в виде порошков белого цвета разных оттенков, от ярко-белого до темно-коричневого, и жидкости. Пластмассы горячего отверждения применяется для изготовления коронок, небольших мостовидных протезов, фасеток. 
 
К самоотвердевающим пластмассам этой группы относятся: 
 
а) «Протакрил», «Редонт 01,02,03» – применяются для починок, перебазировки базисов съемных протезов, а также для изготовления простейших ортодонтических или ортопедических аппаратов; 
 
б) «Норакрил», «Акрилоксид», «Стадонт», их отличительная особенность – наличие гаммы белых цветов от серого до коричневого оттенков. Применяются для коррекции пластмассовых коронок, мостовидных протезов; 
 
в) «Карбопласт» – белая самоотвердевающая пластмасса, которая используется для изготовления индивидуальных ложек. 
 
2. Эластические пластмассы подразделяются на: а) акриловые («Эладент», «ПМ», «Уфи-гель»); б) силиконовые («Ортосил», «Ортосил-М», «Боксил», «Моллосил»); в) полихлорвиниловые («Ортопласт», «Эластопласт»); г) уретандиметакрилатовые («Изозит»). 
 
«Эладент» – представляет собой эластичную пластмассу на основе винакриловых сополимеров. 
 
«Ортосил» – силиконовый эластичный материал, имеющий резиноподобную консистенцию, хорошо соединяется с пластмассами. «Эладент» и «Ортосил» применяют для изготовления двуслойных съемных протезов при необходимости создания мягкой прослойки, снижающей давление на подлежащие опорные ткани. В зависимости от показаний эластичный слой могут располагать по всей поверхности протеза, по границам базиса протеза, в отдельных участках базиса протеза, под искусственными зубами, создавая амортизатор, имитирующий пародонт.  
 
«Боксил» – это пластмасса на основе наполненного силиконового каучука холодной вулканизации. Имеет белый цвет, становится резиноподобной после затвердевания. Предназначена для изготовления боксерских капп. 
 
«Ортопласт» – эластический материал розового цвета, из которого изготавливают эктопротезы при дефектах мягких тканей лица. Имеет шесть оттенков. 
 
«Эластопласт» – пластмасса розового цвета, горячего отвердения, служит основой боксерских капп. 
 
«Изозит» – применяется как облицовочный материал при изготовлении металлопластмассовых конструкций зубных протезов. Пластмасса белого цвета с гаммой оттенков для дентина, пришеечной области, режущего края, что позволяет регулировать прозрачность и придавать зубам естественность и натуральность. 
 
Применяются для изготовления: базиса съемных протезов, челюстно-лицевых и ортодонтических аппаратов, различных шин, искусственных зубов, покрытия для металлических частей несъемных протезов, коронок, металлополимерных имплантатов.  
 
Эластичные пластмассы, помимо общих, должны отвечать следующим специфическим требованиям: 
 
- обеспечивать прочное и долговременное соединение с материалом базиса, которое должно обладать минимальной адсорбирующей способностью по отношению к слюне и пищевым продуктам; 
 
- благодаря своей высокой пластичности должны плотно прилегать к слизистой оболочке во время жевания, не вызывать ее раздражения и амортизировать жевательное давление, т.е. создавать удобства при пользовании протезом; 
 
- не должны содержать ни внешних, ни внутренних пластификаторов, благодаря чему исключено отверждение подкладки из-за их вымывания; 
 
- должны иметь хорошую смачиваемость при отсутствии набухания в условиях полости рта и постоянстве объема; 
 
- начальная мягкость и эластичность подкладки должны быть стабильно эластичными в полости рта; 
 
- не должны растворяться в полости рта; 
 
- должны обладать высокими износоустойчивостью и цветостойкостью. 
 
К недостаткам эластичных подкладок относятся: 
 
- потеря эластичности из-за старения пластмассы уже через пол года; 
 
- невозможность полирования эластомеров, рыхлость, делающая их негигиеничными; 
 
- отсутствие оптимального краевого прилегания эластомеров к жестким базисным пластмассам; 
 
- сложность обработки эластомеров режущим инструментом, а отсюда - возникновение проблем при коррекции базиса протеза. 
 
Нарушение режима полимеризации приводит к дефектам готовых изделий (пузырьки, пористость, разводы, участки с повышенным внутренним напряжением), к растрескиванию, короблению и поломкам протеза. 
 
Различают три вида пористости пластмасс: газовую, сжатие и гранулярную. 
 
Газовая пористость обусловлена испарением мономера внутри полимеризующейся формовочной массы. Она возникает при опускании кюветы с пластмассовым тестом в гипсовой пресс - форме в кипящую воду. Данный вид пористости может также возникать при нагревании формы с большим количеством массы вследствие сложности отвода из нее излишков тепла, развивающегося в результате экзотермичности процесса полимеризации. 
 
К пористости сжатия приводит недостаточное давление или недостаток формовочной массы, вследствие чего образуются пустоты. В отличие от газовой пористости она может возникнуть в любой области изделия. 
 
Гранулярная пористость возникает из-за дефицита мономера в тех участках, где он может улетучиваться. Такое явление наблюдается при набухании мономер - полимерной массы в открытом сосуде. Поверхностные слои при этом плохо структурируются, представляют собой конгломерат «глыбок» или гранул материала. 
 
В пластмассовых изделиях всегда имеются значительные внутренние остаточные напряжения, что приводит к растрескиванию и короблению. Они появляются в местах соприкосновения пластмассы с инородными материалами (фарфоровыми зубами, крампонами, металлическим каркасом, отростками кламмеров). Это результат различных коэффициентов линейного и объемного расширения пластмассы, фарфора, сплавов металлов. 
 
Контрольные вопросы 
 
1. На какие группы подразделяются все материалы, применяемые в ортопедической стоматологии? 
 
2. Каким требованиям должны отвечать основные конструкционные материалы? 
 
3. Какие группы металлов вы знаете? 
 
4. При изготовлении каких видов несъемных и съемных протезов используются кобальтохромовые сплавы и сплавы золота? 
 
5. Какие методы литья применяются в ортопедической стоматологии? 
 
6. Перечислите и дайте характеристику основным механическим и физическим 
 
свойствам стоматологических материалов.  
 
7.Перечислите и дайте характеристику основным химическим свойствам стоматологических материалов. 
 
8. Перечислите и дайте характеристику основным технологическим свойствам 
 
стоматологических материалов. 
 
9. Перечислите основные стадии полимеризации пластмассы. 
 
10. Какие виды пластмасс применяются в ортопедической стоматологии? 
 
Литература 
 
Основная  
 
1. Базикян Э.А. Пропедевтическая стоматология: учебник / под ред. Э.А. Базикяна // М.: ГЭОТАР-Медиа, 2010. – С. 528-539. 
 
2. Гаража Н.Н. Пропедевтика ортопедической стоматологии: практическое руководство / под ред. Н.Н. Гаражи // Ставрополь: Изд-во «Кавказский край», 2006. – С. 85-106. 
 
3. Попков В.А. Стоматологическое материаловедение: Учебное пособие. / В.А. Попков, О.В. Нестерова, В.Ю. Решетняк // М.: МЕДпресс-информ, 2009. – С. 23-94. 
 
Дополнительная 
 
1. Аболмасов Н.Г. Ортопедическая стоматология: Учебник для студ. вузов / Н.Г. Аболмасов, Н.Н. Аболмасов, В.А. Бычков // М.: МЕДпресс-информ, 2009. – С. 72-85; 83-93. 
 
2. Поюровская И.Я. Стоматологическое материаловедение: учебное пособие / И.Я. Поюровская // М.: ГЭОТАР-Медиа, 2008. – С. 38-50; 65-77. 
 
3. Пожарицкая М.М., Симакова Т.Г. Пропедевтическая стоматология. – М.: Медицина, 2004. – С.168-178. 
 
4. Скорикова И.И., Волков В.А., Баженова Н.П., Лапина Н.В., Еричев И.В. Пропедевтика стоматологических заболеваний. – Ростов-на-Дону: Феникс, 2002. – С. 322-328.