Развитие керамических материалов

В перечень самых востребованных материалов неорганического происхождения входит керамика. Понятие «керамика» используют к различным видам сырья, в том числе к окислам металлов, а также к их соединениям. В состав стоматологической керамики входят преимущественно оксиды металлов и иные «классические» материалы. Но стремление улучшить эстетические параметры реставрации послужило толчком к разработке различного керамического сырья.

Керамику, применяемую в стоматологической сфере, подразделяют на несколько разновидностей по составу, методу производства, температурным показателям, при которых выполняется ее обжиг. Большая часть керамик основывается на полевом шпате и применяется в целях реставрации. Несмотря на это эстетические достоинства цельно-кермического восстановления стали причиной появления In-Ceram, Dicor и других современных систем.

Разновидности керамических материалов

Керамический материал, основный на шпагате, подразделяется по температуре, при которой совершается ее обжиг. Высокотемпературная разновидность керамики применяется в основном для создания зубных протезов. Обжиг в таких случаях выполняется при температурном режиме от 1260 до 1400 градусов. Средне температурную разновидность используют в жакетном восстановлении (обжигает при температуре от 1080 до 1260 градусов). Низкотемпературный вид входит в состав материалов для создания металлокерамических реставраций (режим обжига минимальный и находится в пределах 900-1000 градусов). Существует еще четвертая разновидность ультра низкотемпературная (диапазон обжига 650-850 градусов).

Из большого количества материалов, применяемых стоматологами для реставрации зубов, керамика обладает лучшими качествами для воссоздания оттенка и облика зубного ряда. Ее обработкой занимаются квалифицированные техники – это своего рода искусство. При помощи этого сырья формируются зубы ничем не отличаются от натуральных, совпадающими с природными по цвету, конфигурации, текстуре.

Физические параметры керамического сырья идеальны для материалов, применяемых для зубной реставрации. Это дает возможность изготавливать презентабельные реставрации, стойкие к условиям эксплуатации в полости рта. Что касается механических параметров, то они лишь в какой-то степени подходят для создания искусственных зубов. Из этого можно сделать вывод: с керамикой нужно обращаться и применять так, чтобы нивелировать ее минусы.

Сфера применения стоматологической керамики

Керамическое сырье применяют в различных зубных реставрациях: при создании съемных челюстей, единичных коронок и не снимаемых протезов. Его используют и для производства виниров, вкладок и накладок, устанавливаемых с боковых сторон.

Фарфор является идеальным вариантом для реставрации, поскольку имеет стеклоподобные свойства и визуальное сходство с эмалью. От стекла он отличается тем, что все элементы последнего (преимущественно поташ с кварцем) подвержены плавлению, формируя светопроницаемое сырье. В керамике сдержатся вещества, не расплавляющиеся во время ее обжига (под воздействием высоких температур). Они представляют собой кристаллы, опоясанные расплавленными элементами, формируя пропускающую свет (но не полностью прозрачную) субстанцию. Такой материал может иметь как дисперсную, так и цельную аморфную фазу.

Керамика, применяемая стоматологами, базируется на составляющих, идентичных тем, что используются в бытовой и орнаментальной разновидности данного материала. В их состав входит полевой шпагат, а также кварц с каолином. Основное отличие в структуре между стоматологической и той, что используют для изготовления кухонной утвари, заключается в пропорциях ключевых составляющих. В стоматологической преобладает полевой шпагат, а в другой разновидности главным компонентом является глина.

Остановимся подробнее на полевом шпагате. Это кристаллический материал серого цвета, который встречается в горных породах в определенной местности. В его состав входит железо со слюдой. Первый компонент относится к примесям, его удаляют путем механического расщепления и зрительного обследования тонких пластов на присутствие примесей (они более насыщенные по цвету по сравнению с чистым шпагатом). Частицы чистого шпагата отбирают и перемалывают, измельчают до состояния порошка. Остатки железистых вкраплений ликвидируют на этой стадии, используя мощный магнит.

Кремнезем получают из кристаллов кварца. Его разогревают, а затем снижают температуру в прохладной воде так, чтобы на нем не образовалось трещин. После этого приступают к дроблению и размалыванию до порошкообразной консистенции. Точно так же как и с полевым шпагатом вкрапления железа нивелируют магнитами. Стоматологическая керамика содержит примерно 15% кварца. Он не меняется в процессе обжига и формирует слой кристаллов, влияющий на оптические качества. Благодаря кварцу ограничивается усадка на этапе обжига.

Следующий компонент, который нам предстоит рассмотреть – каолин, представляющий собой разновидность глины, добываемую со дна водоемов и на побережьях. Каолин обладает натуральным происхождением, он постоянно размывается водными потоками, растворяющими калий и образующими каолинит. Чистый каолин получают за счет промывания глины, ее последующего высушивания и просеивания. В результате получают мелкий белоснежный порошок. Данный элемент присутствует в составе стоматологической керамики в минимальном количестве (4%). Он связывает частички вещества. Смешиваясь с жидкостью, каолин приобретает клейкую субстанцию и объединяется частицы жидкого керамического сырья в единое целое. Это дает возможность технику работать с порошками и с жидкостями. В процессе обжига керамики каолин обволакивает неплавкие элементы и незначительно воздействует на объем материала.

Для создания реставраций на основе керамики, идентичных с натуральным цветом зубной эмали. Порошки смешивают с небольшой дозой окрашивающих пигментов. Эти красители (их называют цветными фриттами) получают из измельченных и смешанных со шпагатным порошком оксидов металлов. В дальнейшем эту смесь подвергают обжигу и сплавляют со стеклом. Окрашенное стекло опять перемалывают до состояния порошка. В большинстве случаев оксиды содержат железный оксид для получения коричневого цвета, медь для зеленоватого цвета, с помощью кобальта получают голубой, а благодаря марганцу фиолетовый. Титановый оксид дает возможность получать желтый колер. Что касается редкоземельных компонентов, то их добавляют в минимальных дозах для того, чтобы керамика приобрела флуоресцентные свойства, способность отражать ультрафиолетовые лучи также как натуральные зубы.

Процесс изготовления малоинвазивной керамической реставрации

Реставрации из цельной керамики изготавливают при помощи огнестойких моделей, создаваемых за счет дубляжа моделей, выполняющих рабочие функции. Для производства может быть использована и платиновая фольга. Ею обжимают модель, чтобы получить точную конфигурацию. Благодаря фольге или огнестойкой модели порошок удерживается в печке для обжига, не изменяет своей конфигурации в процессе термической обработки.

Профессиональные техники знают, как правильно работать с керамическим порошком, соединяют его с чистой водой (предварительно выбрав подходящий оттенок) и покрывают этой субстанцией огнестойкую модель либо фольгу. Порошок наносят при помощи тоненькой кисти. Первым идет слой дентина толщиной от 3 до 6 мм. Для конденсации влажных керамических частиц и получения плотной субстанции, вручную выполняют несильные вибрационные манипуляции. Излишки жидкости убирают впитывающей салфеткой. Слой дентина наносят с запасом, расширяя форму с целью компенсации существенной усадки, имеющей место в процессе обжига.

Чтобы получить эффект нескольких слоев и скорректировать усадку прибегают к повторным обжигам. Именно так добавляют эмалевый слой (как правило, более светлого цвета). Закончив с охлаждением реставрацию можно подогнать механически для придания требуемой конфигурации, посадки и габаритов.

После этого можно приступать к окончательному обжигу, завершающему плавку керамического сырья. На этой стадии усадка незначительная, поскольку ее большая часть приходится на первый обжиг. Важно следить за температурой и временем обработки при без вакуумном обжиге. Можно сделать «самоглазирующееся» покрытие над лицевой реставрационной поверхностью. Их альтернативных вариантов можно отметить нанесение глазури низкой плавки, ее обжигают отдельно. В процессе обжига температуру в печке нужно повышать постепенно, поскольку фарфор плохо проводит тепло. Интенсивное увеличение температурного режима способно прожечь наружный слой до того как оплавится внутренний. Условия обжига оказывают существенное влияние на свойства керамического сырья и надежность реставрации.

Свойства керамической массы

Керамику относят к категории материалов, обладающих хрупкой структурой, с невысокими пластичными свойствами. Ее прочность в момент сжатия составляет около 170 МПа. На изгибе этот параметр достигает 50-75 Мпа, а при растяжении примерно 25 Мпа. В значения других физических качеств входит модуль упругости (он равен 69-70 Гпа), а также коэффициент температурного расширения похожий на аналогичный параметр зубной структуры. Твердость поверхности выше, чем у натуральной эмали и составляет 460 KHN.

Как повысить прочность материала

Поскольку фарфор относится к хрупким материалам с невысокой способностью к растягиванию, для него характерно образование дефектов при его применении в реставрационных целях. Многие годы бытовало мнение, что жакетные коронки приходят в негодность после долгого использования. На внутренних поверхностях коронок, выполненных из керамического сырья появлялись микроскопические трещины. Дефекты возникали на этапе обжига и снижения температуры, ведь коронки постоянно подвергаются негативному воздействию в ротовой полости. Поверхность внутри коронки подвержена напору сил растяжения, что становится причиной разрастания таких трещинок, увеличения их размеров. Продолжая расти к внешней стороне коронки, они разрушают ее, делают не пригодной для дальнейшего использования.

Специалисты разрабатывали и применяли разные механизмы, направленные не уменьшение риска разрушения керамического изделия при повторных нагрузках. Эти механизмы повышали прочность коронок, обеспечивали им внутреннюю поддержку (слоям, максимально прилегающим к зубам). Для этой цели применяли специальные материалы, отличавшиеся высокой прочностью.

Один из самых действенных способов повышения прочности – применение каркаса, выполненного из металла. На него наносили и обжигали керамику. Данная методика считается самой успешной в изготовлении стойких к окклюзионному давлению керамических изделий.

У металлического каркаса есть только один мину и связан он с эстетикой. При использовании такой основы возникает необходимость в блокировке металлического оттенка, удаления его из зоны видимости. Но из-за этого возникают сложности в пограничных областях и в тонких слоях керамических изделий. Помимо этого железная основа существенно уменьшает светопроницаемость реставрации. Последние несколько лет применяется способ, предполагающий комбинацию железного основания с керамическими границами. Железный каркас обрезают, чтобы освободить пространство для цельнокерамических участков. Для обеспечения точности выполняется основательная подготовка. В настоящее время используются варианты, объединяющие керамику в порошкообразном состоянии с воском, моделирующим границы термической обработки.

Другой подход заключается в полном отказе от металлического каркаса и применении сверх прочного каркасного материала из керамики. McLean совместно с Hughes были созданы жакетные коронки особого типа алюмооксидные. Сверхпрочная керамика, наполовину состоящая из кристаллизованных оксидов алюминия, формирует каркас для нанесения соответствующей температурному расширению керамической отделки.

Что касается лабиальной поверхности, то ее изготавливают более тонкой, чтобы было место для напыления простой керамики, придающей изделию презентабельный облик. Бытует мнение, что такая разновидность жакетных коронок (т.е. изготовленная из алюмооксидного керамического материала) более стойкая к растрескиванию по сравнению с обычными не усиленными фарфоровыми аналогами. Такой подход к изготовлению позволил добиться многого, но у алюминиевых оксидов, представлявших собой кристаллы, был один недостаток – ограниченный пропуск световых лучей. Оставляла желать лучшего и прочность. Поэтому для боковых зубов приходилось искать другие более подходящие варианты.

КЕРАМИЧЕСКИЕ МАССЫ

Керамические массы - смеси различных глин, каолинов и многих других минералов. Массы являются основой любого керамического изделия и определяют практически все его свойства.

Часто пластичные керамические массы называют просто "глинами", пластичные массы, содержащие крупную крошку - "шамотами", массы в жидком виде - "шликером", и, наконец, массы в сухом виде - "порошком".

При наличии в мастерской массоприготовительного оборудования возможна корректировка формовочных, сушильных, обжиговых свойств любой массы, а также составление собственных рецептур на базе имеющихся масс и исходных материалов. Желательно иметь глиномялку, в идеале с вакуумированием. Хорошим подспорьем является устройство для роспуска в воде сухих или пластичных материалов. Полный набор оборудования включает шаровые мельницы, фильтр-пресс, вакуумную глиномялку, устройства для роспуска, а также перемешивания и хранения жидких масс.

Керамические массы имеют множество характеристик. Некоторые важны для формования изделий, другие - для получения требуемых свойств конечного изделия, есть и такие, которые носят "скрытый" характер и проявляют себя в особых случаях или через большое время.

ИНТЕРВАЛ ОБЖИГА - эта характеристика важна, если в производстве существуют ограничения на температуру обжига. Минимальная температура это такая, ниже которой заведомо не получится прочный черепок. Ниже нижней температуры обжиг может быть проведен только в "образовательных" целях, например, в детской студии. Максимальная температура - такая температура, выше которой начинается заметная деформация изделия, вспучивание и т.п. явления.

ЦВЕТ ЧЕРЕПКА - цвет после обжига (исходная глина часто бывает другого цвета). Терракоту изготавливают исключительно из красножгущихся глин, майолику - из красно-, светло- и беложгущихся глин, фаянс и фарфор - только из беложгущихся глин, для каменных изделий цвет черепка не имеет значения.

ФАКТУРА ЧЕРЕПКА. Т.н."глины" обычно имеют ровную гладкую поверхность, "шамоты" - гладкую или зернистую. Бывают массы, поверхность которых после обжига напоминает песчаник, мрамор, гранит. Некоторые массы допускают лощение.

ТЕХНИКА ФОРМОВАНИЯ. Есть глины, чрезвычайно удобные для лепки, или для формования на гончарном круге, или для набивки толстостенных изделий. Различия здесь во многом условны и определяются опытом. Шликеры (литейные массы) пригодны исключительно для литья в гипсовые формы.

ВОДОПОГЛОЩЕНИЕ (плотность черепка) - числовая характеристика, указывающая на количество открытых пор в обожженном черепке. Чем меньше водопоглощение, тем плотнее и прочнее черепок. Фарфоровый черепок должен иметь водопоглощение точно меньше 1%. Такой же плотной обязана быть каменная масса. Крайне редко встречается водопоглощение свыше 20%, допустимое для декоративной майолики.

УСАДКА. Уменьшение размеров изделия в процессе сушки (воздушная усадка) и обжига (огневая усадка). Чем меньше усадка, тем меньше вероятность деформации изделия. Шамотные массы имеют, как правило, небольшую усадку.

ОТНОШЕНИЕ К СУШКЕ. Тонкие массы, содержащие в составе значительные количества глины, затрудняют выход паров воды из толщи отформованного изделия, часто имеют большую воздушную усадку. Такие массы чувствительны к режиму сушки. Тощие массы легче пропускают воду, меньше усаживаются, поэтому менее чувствительны к сушке. Легче всего переносят сушку шамотные массы, из них можно формовать изделия с толстыми стенками.

МОРОЗОСТОЙКОСТЬ. Эта характеристика относится к изделию в целом. Многие массы морозостойки сами по себе, но глазури на них могут начать шелушиться через 2-3 зимы.

КОЭФФИЦИЕНТ ТЕРМИЧЕСКОГО РАСШИРЕНИЯ (КТР) характеризует относительное расширение при нагреве на 1 градус. Важен не сам КТР, а его соотношение с КТР глазури. Большинство глазурей будет выходить без цека, если КТР черепка составляет 60-65 (на 10 в минус седьмой степени). КТР определяется составом массы и условиями ее обжига.

Беложгущиеся массы
Беложгущиеся массы необходимы для получения изделий белого цвета или изделий, на которых цветная роспись и цветные глазури выглядят особенно насыщенно и ярко.
Основные характеристики.

ТИП МАССЫ - некоторое условное название, характеризующее общий набор свойств массы. Широкопринятыми типами являются:

- "белая глина"

Понятие фарфор в настоящее время охватывает очень широкий круг материалов на основе беложгущихся глин, каолинов и полевых шпатов. Температура созревания колеблется от 1200 до 1350С. Общее - плотный, почти стекловидный, почти белый черепок. Тонкостенный фарфор обладает просвечиваемостью.

Фаянсом называют массы, похожие на фарфор, но дающие белый черепок с остаточной пористостью после обжига. Существуют твердые фаянсы (вообще без плавней) и полевошпатовые фаянсы. Термин "фаянс" принят в России и может быть воспринят иначе керамистами других стран.

Так называемые "белые глины" представляют собой специальные составы с очень разной температурой обжига, определяемой изготовителем.

Некоторые шамотированные массы по цвету черепка после обжига тоже могут быть отнесены к беложгущимся.

Основной поставщик керамических масс для ООО «Керамика Гжели» - ООО «Керамические массы Донбасса»

По заявкам потребителей марка массы может подразделяться на дополнительные подмарки в пределах требований к физико-химическим свойствам данной марки, что обозначается прибавлением цифрового и (или) буквенного индекса. Требования к подмаркам: цифра в наименовании обозначает физико-химические свойства подмарок, буква в наименовании обозначает рекомендуемый метод изготовления изделий из данной массы (Л-для шликерного литья, И - для изостатического прессования, П или Ф - для пластического формования) – указываются в спецификации к договору-контракту. Пример записи обозначения массы полуфарфоровой для шликерного литья ПФ при заказе и в другой технологической документации: «Масса керамическая ПФЛ-1, ТУ У 14.2-32359731-001:2006»

Массы для гончарных изделий

Гончарными называются изделия с пористым черепком, изготовленные из природноокрашенных глин путем ручного формования на вращающемся гончарном круге. Гончарный способ производства керамической посуды - один из самых древних. Древние китайские фарфоровые изделия также формовались гончарами.
Для формовки изделий на гончарном круге керамическая масса должна обладать достаточной пластичностью, не деформироваться под действием собственного веса, не содержать посторонних включений (особенно извести), выдерживать сушку и обжиг без деформаций и трещин. Иногда всем этим требованиям отвечает природная глина без каких-либо добавок. Гончарные керамические изделия, как правило, окрашены в цвет от серо-желтого до темно-красного в зависимости от содержания оксида железа (РезОэ).
Глины для гончарных изделий обычно содержат глинистые минералы, кварц,полевой шпат, карбонаты кальция и магния, оксиды железа, соединения щелочных металлов,растворимые соли, органические вещества. В качестве отощающих добавок к гончарным глинам добавляют кварцевый песок (лучше речной, различных фракций), шамот той же массы, мел для лучшего сцепления с черепком глазури. Гончарные изделия могут быть декорированы ангобами, неглазурованными и покрытыми глазурью, обжигаются при температуре от 700°С (неглазурованные) до 1000°С (в зависимости от температуры плавления глазури).
После обжига на 1040-1050°С водопоглощение черепка составляет 14-15%. Обжиг может быть двукратным и если позволяет глина-однократным. Для декорирования используется бессвинцовые стронциевые глазури.

Терракотовые массы

Терракота - неглазурованные пористые керамические изделия из
глин, создающих однотонную ровную окраску черепка после обжига. Пористость изделий колеблется от до 12% и более. Обычные цвета терракоты от желтого до красно-коричневого, при восстановительном обжиге от светлосерого до темно-серого. В терракотовые массы часто добавляют шамот. Из них изготавливаются архитектурные, садово-парковые украшения, скульптуру, изделия интерьерного характера. Для изготовления терракоты применяют глины, не содержащие растворимые в воде соли, так как в противном случае на поверхностиизделия после обжига образуются светлые пятна (выцветы).

Для изменения цвета черепка в терракотовые массы иногда вводят оксиды металлов: железа, хрома, марганца, кобальта и др., керамические пигменты, или изделия покрывают ангобами. Обжигают терракоту один раз, обычно до 1000°С, не доводя черепок до спекания. Газовый и температурный режим обжига существенным образом влияют на цвет и чистоту тона терракотовых изделий.

Терракотовая масса для отминки и литья (ЛВХПУ):
Глина кембрийская (Пулково)-50%
Тонкий шамот той же глины -25%
Мел -25%
Приготовляется способом мокрого помола, процеживается, при необходимости обезвоживается. Используется для отминки терракотовых скульптур, архитектурных деталей для литья ваз. После обжига до 900-950°С дает общую усадку 5-6%. Пористость при обжиге на 900°С-21%. Формовочная влажность- 21-22%, Литейный шликер содержит 41,5% воды, 0,2% соды и 0,3% жидкого стекла. Из этой массы можно отливать вазы высотой до 1 метра.

Терракотовая многошамотная маса для формовки и литья (ЛВХПУ):
Глина Часов-Ярская - 40%
Тонкий шамот той же глины-60%
Светлая масса, пригодна для формования декоративных панно, настенных блюд, крупных садовых ваз и т.д. Рабочая влажность-22%. При обжиге на 900-950"С Дает общую усадку -6%, пористость- 18%. Масса термостойка и допускает резкое охлаждение. Масса удовлтворительно ведет себя и в шликерном состоянии при 40% воды и 0,2% соды, но при более тонком помоле шамота и увеличении содержания глины за счет шамота. Шамот, используемый в формовочной массе не должен быть одного зернового состава. Например:
40% фракции от 1,5 до 0,5мм и 60% фракции от 0,5 до 0,3мм к общему весу шамота.

Терракотовая масса для отминки и литья (БГТХИ):
Глина Гайдуковская-75%
Шамот той же глины-25%
После обжига на 900-950°С изделия приобретают красивый "терракотовый" цвет. Изделия необходимо обжигать в электропечи или в муфельной газовой печи, так как даже при слабом восстановительном пламени образуется грязно-желтый цвет.

Каменные массы

Каменные изделия изготавливаются из масс, в состав которых входят тугоплавкие и огнеупорные глины, обладающее большим интервалом между температурой спекания и началом деформации (интервал спекания). Интервал спекания каменнодельных глин составляет 300-500°С (у гончарных масс 50-100°С). В состав каменных масс кроме глины входят плавни, отощающие материалы, иногда красители. Каменные изделия обжигаются дважды, первый обжиг (утильный) на 900°С, политой- П50-1300°С. В качестве плавня часто используется нефелиновые сиениты, что обуславливает окраску каменных масс и снижает температуру их обжига.
Составы масс и технология производства каменных изделий сходны с производством фарфора. Отличие в том, что для каменных изделий используется низкосортное сырье, содержащее большое количество примесей. Водопоглощение каменных изделий 3-5%. Каменные изделия зачастую глазуруют полевошпатовой глазурью.

Светлая масса для декоративных изделий:
Каменнодельная глина -33%
Кварцевый песок -25%
Полевой шпат-25%
Каолин -17%
Для изготовления этой массы используют отмученные глины.
Масса тонко измельчается. Изделия формуются пластическим формованием на формовочных станках и литьем гипсовые формы. Утильный обжиг- 900°С, политой- 1160-1250°С в зависимости от температуры плавления глазури.

Масса для изделий типа веджвудских:
Кварцевый песок -10,9%
Каолин обогащенный -10,9%
Тяжелый шпат (ВаSО4) -46,7%
Глина белая пластичная -14%
Пегматит -15,6%
Гипс -1,9%
Изделия из этой массы глазуруют только изнутри. Основная белая масса декорируется той же массой, но с добавлением красителя. Обжиг однократный при температуре 1280-1300°С.

Состав лещадочной массы ПО "МИНСКСТРОЙМАТЕРИАЛЫ":
Глина Веселовская -16%
Глинозем -4,5%
Тальк -21%
Каолин просяновский -16,5%
Шамот высокоглиноземистый -42%
Масса термостойкая, пригодная для литья, отминки технических и художественных изделий. Усадка в обжиге 2,2%. Водопоглощение после обжига 1 ЗООС составляет 14-16%. После обжига масса имеет красивый желтоватый цвет.

Масса для тонкокаменных изделий (БГТХИ):
Глина Часов-Ярская -25%
Каолин -15%
Кварцевый песок -25%
Пегматит -25%
Шамот-10%
Утильный обжиг -900°С
Политой -1200°С

Массы для фарфоровых изделий

Фарфоровые изделия отличаются тонким помолом исходных компонентов массы, высокой температурой обжига, белизной, просвечиваемостью, отсутствием открытой пористости, высокой прочностью, термической и химической устойчивостью. Фарфоровые массы состоят из тонких смесей каолина, кварца, полевого шпата и др. алюмосиликатов. Основная прелесть фарфора- белизна и просвечиваемость, поэтому для изготовления фарфоровых изделий применяется наиболее чистое керамическое сырье. Для повышения пластичности массы часть каолина иногда заменяют высокопластичной белой огнеупорной глиной или бентонитом. В зависимости от состава массы и температуры обжига различают твердый фарфор, обжигаемый при температуре 1350-1450°С и выше и мягкий фарфор, температура обжига которого ниже1350°С. По сравнению с мягким твердый фарфор содержит больше каолина и меньше полевого шпата (до36% и до 28% полевого шпата соответственно). Мягкий фарфор делят на полевошпатовый, низкотемпературный (выокополевошпатовый), фриттовый, костяной и др.
Первый обжиг твердого фарфора производится до температуры 850-950°С. Костяной фарфор производится из масс, содержащих костяную золу, фосфорнокислый кальций, полевой шпат и др. Обжигается вначале при температуре 1230-1250°С, затем при температуре плавления глазури 1050-1150°С. Фриттовый фарфор содержит щелочные легкоплавкие фритты, сплавленные из кварцевого песка, соды, поташа, селитры, гипса и др. материалов. Обжиг фриттового фарфора производится вначале при более высокой температуре (1200-1300°С), а при более низкой. Низкотемпературный фарфор изготавливается из низкоспекающихся масс и покрывается белой глухой циркониевой глазурью. Основными компонентами для его изготовления служат каолин, бентонит, пегматит, глинозем, доломит и др. материалы. Черепок спекается, обжигается однократно при температуре 1160-1180°С, водопоглощение до 0.5%.
Полуфарфор характеризуется белым или окрашенным плотным полуспекшимся черепком, покрытым полупрозрачной или цветной глазурьб. По составу и температуре обжига занимает промежуточное положение между фарфором и твердым полевошпатным фаянсом. Водопоглощение составляет 5-8%. Обжиг изделий при температуре 1150-1250°С.
Фарфоровые изделия должны иметь спекшийся черепок, покрытый бесцветной прозрачной глазурью, иногда специально окрашенный черепок, или специально покрываются цветными глазурями. Белизна фарфора в настоящее время регламентируется стандартом и составляет 55-68%.
Изделия изготавливаются гладкими или с рельефом, с ровным или фигурным краем, декорируются подглазурными и надглазурными керамическими красками, деколью, люстрами, препаратами драгоценных металлов и др.
Изготавливаются фарфоровые изделия в основном двумя способами: литьем и формованием с помощью шаблона в гипсовых формах. Изделия из костяного и фриттового фарфора, ввиду отсутствия или малого количества пластичных материалов в составе, изготавливаются только литьем, иногда с клеящими добавками. Механическая прочность мягкого фарфора в полтора раза меньше твердого.
Твердый фарфор, в зависимости от назначения делится на 3 группы:
1.Хозяйственный и художественный (посуда, статуэтки, вазы).
2.Электротехнический (изоляторы).
3.Химический фарфор (лабораторная посуда и др.).
Наиболее вредные примеси фарфора- Fe2O3 и ТiO2 . Для улучшения формовочных свойств в фарфоровою массу наряду с каолином вводят высокопластичные беложгущиеся огнеупорные глины и пластификаторы (4-5% бентонита). В качестве плавней для производства фарфора применяют полевой шпат или пегматит. Иногда для усиления просвечиваемости дополнительно вводят доломит, известковый шпат и др.
Для обеспечения высокого качества изделий сырьевые материалы подвергаются тонкому помолу, тонина которого контролируется ситом 10000 отв/см2.
Вследствие очень малого интервала спекания фриттового фарфора для предотвращения деформаций обжиг изделий ведут в специальных глиняных формах, с подставками. Брак изделий после обжига часто превышает 50%.
Костяной фарфор отличается высокой белизной, просвечиваемостью и декоративностью, но такой фарфор легко деформируется в обжиге. Сгдепьные виды костяного неглазурованного фарфора носят название париана (малопрозрачный материал с желтоватым оттенком) и каррары (напоминают белый каррарский мрамор). Применяют костяной фарфор для изготовления чайных и кофейных сервизов, а также бисквитных скульптур. Для изготовления столовой посуды этот материал не применяют, так как он неустойчив к действию кислот и щелочей.
Высокополевшпатовый фарфор напоминает твердый фарфор и отличается меньшим содержаним глинистого вещества и большим содержанием кварца и полевого шпата. Производится по схеме производства твердого фарфора, причем температура первого обжига составляет 950-1000°С, а второго 1250-1300°С. Обладает меньшей механической прочностью и термостойкостью, чем фарфор, но имеет большую просвечиваемость и большие декоративные возможности (ниже температура политого обжига). Применяется для изготовления дорогих сервизов, скульптур и т.д.
Фарфоровые массы в отдельных случаях можно окрашивать керамическими пигментами на основе кобальта, хрома, никеля и др. в зависимости от максимальной температуры обжига. Готовые фарфоровые массы можно использовать в качестве материала для изготовления декоративных изделий с кристаллическими и матовыми глазурями, обжигая их при температуре 1100-1200Т.

Твердый фарфор (сервизный) з-да им. Ломоносова

Каолин просяновский -20%
Каолин глуховецкий -18%
Кварцевый песок -26%
Полевой шпат -18%
Глина веселовская -11%
Фарфоровый бой(политой) -4%
Фарфоровый бой(утельный) -3%
Температура обжига -1380-1400°С.

Мягкий фарфор для скульптурных изделий:

Каолин глуховецкий -22%
Кварцевый песок -22,5%
Полевой шпат -36%
Глина веселовская -16,5%
Фарфоровый бой (утельный) -3%
Температура обжига 1250-1280°С.

Английский мягкий костяной фарфор:

Каолин -20-45%
Кварц -9/2%
Полевой шпат -8-22%
Костяная мука -60-20%
Первый обжиг -1230°С.
Политой обжиг -1080-1140°С.

Французкий мягкий фриттовый фарфор:

Мел -17%
Мергель известковый -8%
Фритта -75%
Состав фритты:
Плавленная селитра -22%
Поваренная соль -7%
Аммиачные квасцы -4%
Сода -35%
Кварцевый песок -60%
Температура первого обжига -1120-1300°С.
Второй более низкий на температуру плавления глазури.

Костяной завод им. Ломоносова:

Костяная зола прокал. при -1350°С -50%
Полевой шпат-20%
Веселовская глина -10%
Каолин -20%
Первый обжиг -850°С.
Политой -1250°С.

ФАЯНСОВЫЕ ИЗДЕЛИЯ

Отличаются белым или свелоокрашенным черепком, покрытым прозрачной, глухой цветной легкоплавкой глазурью, которая делает его непроницаемым для жидкостей и газов. Декорируются фаянсовые изделия подглазурными и надглазурными красками, растворами солей цветных металлов, ангобами/ препараторами драгоценных металлов и др. Посуда может изготавливаться гладкой или рельефной, с ровным или фигурным краем.

По своим физико-химическим и гигиеническим свойствам фаянс значительно уступает полуфарфору и в особенности фарфору. Водопоглощение фаянса составляет 9-12%.
Для изготовления фаянсовых изделий используют беложгущиеся пластичные огнеупорные глины, каолин и кварцевые материалы сдобавлением полевого шпата или углекислых материалов, например мела, извести, доломита, магнезита.

Фаянсовые изделия в зависимости от состава делятся на твердый, глинистый и известковый (мягкий) фаянс.
Известково-шамотный фаянс: Масса пригодна для изготовления литьем декоративных изделий с белым черепком. Известь в составе способствует использованию глазурей разного состава, изделия могут обжигаться без деформаций в интервале 1000-1200°С с уплотнением черепка и падением водопоглощения с повышением температуры.

Состав массы (в %) :
Глина веселовская -27%
Каолин -14%
Кварцевый песок -30%
Мел -5%
Шамот -24%
Глинистые фаянсы. По характеру черепка близки к гончарным изделиям, но цвет черепка желтоватый, тонкозернистый в изломе. Для этих изделий применяют как прозрачные цветные, так и заглушенные глазури. Обжиг производится при температуре 920-960°С.

Состав массы (в %):
Глина свеложгущаяся огнеупорная -75-85%
Кремень или кварц -15-25%
Твердый фаянс. Пористость твердого фаянса 9-12%. Первый обжиг производят при 1250-1280°С/ второй (политой)- при 1100-1180°С.

использование легкоплавких глазурей расширяет возможности декорирования фаянса по сравнению с фарфором.

Состав массы (в %):
Глина веселовская -32%
Каолин -31%
Кварцевый песок -29%
Фаянсовый бой -8%.

Составы керамических масс во многом отличаются друг от друга. Знание свойств сырьевых материалов позволяет при известной методичности в работе достигать намечаемого качества массы. Например, если необходимо получить небольшую усадку, то это осуществляют в основном путем уменьшения пластичности массы. Пониженная температура обжига в большинстве случаев не дает каменного черепка. Если нет возможности производить обжиг при высокой температуре, то прибегают к добавлению флюсов.

Можно значительно снизить содержание воды в шликере , не увеличивая его вязкости, а главное - сделать его на продолжительное время равномерно суспензированным и не расслаивающимся, благодаря чему при отливке стенки изделия будут равномерными и более прочными, а износ форм меньшим. К разжижающим реагентам относится много соединений (даже органических),но наиболее известны щелочные соли слабых кислот, как, например, сода (Na 2 CO 3), силикат натрия (жидкое стекло - Na 2 SiO 3) и их смеси.

Металлокерамика - технологическое объединение двух материалов - металлического сплава и стоматологического фарфора или ситалла, - в котором первый служит каркасом, основой, а фарфор или ситалл - облицовкой. Керамика - продукт, получаемый в результате спекания сырьевой массы из различных компонентов, обжигаемых в вакууме, в результате неоднократного обжига они превращаются в прочную керамическую массу, химически устойчивую во многих средах, за исключением крепкой хлористоводородной кислоты, в которой она растворяется. В клинике для облицовки цельнолитых металлических каркасов несъемных зубных протезов используются керамические массы отечественного и импортного производства. Отечественная масса КС ПРИМЕНЕНИЕ: КС используют для облицовки металлических каркасов несъемных зубных протезов из кобальтохромового сплава. Представляет собой токоизмельченные порошки. СВОЙСТВА: изделия из массы не оказывают раздражающего действия на ткани слизистой оболочки полости рта. ФОРМА ВЫПУСКА: выпуска: набор из 11 цветов грунтовых и дентинных масс и 2 прозрачных масс. В клинике широко известны и популярны массы «Ивоклар» (Лихтенштейн), которая постоянно совершенствует и расширяет комплектацию указанной продукции. При этом следует отметить, что, кроме обычного выпуска масс в форме порошка и жидкости, фирма производит готовые к применению пастообразные материалы, консистенция и отличная устойчивость которых обеспечивает высокую кроющую способность при нанесении материала тонкими слоями. Точный состав компонентов, входящих в состав масс IPS-Классик, позволяет регулировать основные свойства керамических масс, таких, как коэффициент теплового расширения, рост кристаллов и др. Это дает возможность смешивания всех керамических материалов фирмы «Ивоклар». Основной ассортимент IPS-Классик представлен следующими компонентами: порошок непрозрачной «грунтовой» массы «Грунт - наполнитель» для заполнения пустотелого каркаса промежуточной части мостовидного протеза, полученного с использованием стандартных восковых заготовок; 20 паст различных оттенков непрозрачной «грунтовой» и дентинной масс, которые могут наноситься тонким слоем; набор «5 вариантов цветов» пастообразной, интенсивно окрашенной, непрозрачной «грунтовой» массы, которая наносится «при необходимости» перед вторым обжигом грунтовой массы; набор «9 цветов» пастообразной интенсивно окрашенной дентинной массы, которая наносится «при необходимости» перед вторым обжигом дентинной массы; набор прозрачных масс «4 цвета» для достижения различных эффектов, а также создания режущего края (5 цветов), что делает возможным имитацию естественной эмали зубов; пастообразная глазурная масса - для придания облицовке естественного блеска. Кроме того, в ассортименте имеются: средства для изоляции гипсом от керамической массы (жидкость Модельсепаратор, высыхающая в течение двух мин. после нанесения) и для разделения слоев керамической массы «жидкость Керамиксепаратор); три жидкости для моделирования: «N» - для нанесения небольшого количества керамической массы кисточкой, «L» - медленно высыхающая жидкость, «S» - для нанесения массы шпателем, с последующей конденсацией и высушиванием, т.е. для быстрого моделирования. Несомненным достоинством является и то, что фирма «Ивоклар» в дополнение к основному набору выпускает: массы IPS-Классик шести наиболее распространенных цветов, которые чаще других используются в клинике; набор индивидуальных масс (IPS-Импульс), который облегчает внесение эффектов естественности в восприятие протеза. Достоинством такого набора является также естественный цветовой вид благодаря опаловому эффекту пяти мамелоновцых масс, двух масс для резцов и режущего края. Этот набор также выпускается в отдельных упаковках; при необходимости использование в арсенале зубного техника имеются специальные дентинные массы, основной набор которых состоит из 14 цветов, с их помощью, даже при самых трудных условиях, достигается хороший эстетических эффект; массы для края коронки («плечевые массы») поставляются в наборе из 14 основных цветов. Достоинством этого набора масс является наличие: специальной расцветки, которая используется и в кабинете и в зуботехнической лаборатории для непосредственного определения цвета. Поэтому наличие у зубного техника расцветки позволяет проводить индивидуальное послойное нанесение масс, контролировать результаты обжига, проводить различные виды послойного нанесения материала, сравнивать цветовые оттенки; изолирующего карандаша с моделировочной жидкостью, которые обеспечивают простое снятие каркаса с рабочей модели после моделирования края коронки; Набора пастообразных дентинных красок (IPS-Шэйдз) - 15 цветов поставляются в пастообразном виде в шприцах;

красок для керамических материалов (IPS-Стэйнс-Р) в виде пасты для непосредственного нанесения на керамическую поверхность. Кроме того, их можно добавлять в керамические массы. Поставляются девяти цветов (от белого до черного).

Таким образом, использование керамических масс IPS-Классик обеспечивает:

простое экономичное применение пастообразных масс;

естественный вид облицовки благодаря опаловому эффекту и светопроницаемости различных масс;

быструю по времени коррекцию цвета с помощью пастообразных дентинных красок;

создание оптических эффектов с использованием пастообразных масс режущего края;

минимальную усадку масс при обжиге;

естественную флюоресценцию;

возможность использование с большинством благородных и неблагородных сплавов металлов;

совместимость с керамическими массами фирмы «Ивоклар»;

совпадение цвета с расцветкой Хромаскоп.

Хромаскоп - ориентированная на практическое использование универсальная расцветка. Она состоит из 20 цветов, которые подразделяются на 5 наглядных, съемных цветовых групп («белый», «желтый», «светло-коричневый», «серый», «темно-коричневый»). По окончании определения основного оттенка дальнейшие операции определения цвета осуществляются лишь в рамках соответствующей группы.

Последовательный отказ от ненужных эффектов при конструировании расцветки Хромаскоп (например, изображение шейки, прозрачных мест, сильного цветоизменения в области режущего края и дентина, а также окраски поверхности) намного облегчает определение оттенка зуба.

Главное преимущество расцветки Хромаскоп заключается в широком диапазоне ее применения:

при протезировании с использованием керамических материалов IPS-Классик и IPS-Эмпресс;

при протезировании съемными протезами с использовании пластмассовых зубов SR-Антарис (передних) SR-Постарис (боковых);

при протезировании несъемными протезами с полимерной облицовкой материалами SR-Хромазит, SR-Спектразит;

при пломбировании зубов материалами фирмы «Ивоклар-Вивадент» типа Гелиомоляр, Гелиопрогресс, Тетрик.

Следует отметить, что как другие фирмы, специализирующие на производстве фарфоровых масс, искусственных зубов и пломбировочных материалов, фирма «Вита» (Германия) разработала свою шкалу расцветок - Вита-Люмин-Вакуум. Эта расцветка представлена четырьмя вариантами основных типов, составляющих 16-цветную палитру: А1,А2, А3, А3-5, А4, B1, B2, B3, B4, С1, С2, С3, С4, D2, D3, D4. Диапазон применения этой шкалы расцветок таков:

для керамических материалов из Вита Амега/Амега-800, ВитаVMK68/95, Вита Тиманкерамик, Вита Хай-Керам, Витадур Альфа;

при использовании искусственных пластмассовых и фарфоровых зубов Витапан.

Набор оттенков, представленный расцветкой, необязательно дает воспроизведение цвета естественных зубов. Очень часто имеются индивидуальные характеристики, которые невозможно воспроизвести, используя только массы грунта, дентина и эмали.

Чтобы удовлетворить все требования, необходимы определенные навыки зубного техника и специальные вспомогательные материалы, которые имеются в дополнительном наборе. Специальный набор массы для края коронки (плечевая масса) упрочняет периметр шейки искусственной коронки и применяется после обжига непрозрачного (грунтового) слоя.

При различном освещении цвет естественной зубной эмали может быть различных оттенков - от голубовато-белого до желто-оранжевого. Эта игра цвета в резцовой зоне может быть воспроизведена при использовании масс режущего края.

Керамическая масса Вита VMK 95 базируется на получивших признание фарфорах VMK 68. В ассортимент выпускаемых масс входят стандартные (содержит 41 оттенок фарфора), лабораторный и большой наборы. Массы VMK 95 дают надежное воспроизведение цвета. В стандартной послойной методике хорошие результаты получают при трехслойной схеме: непрозрачный, дентинный и эмалевый слои.

Выпускаются также набор непрозрачного дентинного порошка, содержащий 16 фарфоров, и дополнительный набор из 15 фарфоров.

Фарфоры Вита Интерно (12 цветов) позволяют индивидуализировать особенности естественных зубов, создавать эффект глубины. Высокая степень флюоресценции приводит к усилению яркости и интенсифицирует пропускание цвета. Хроматический эффект у этих фарфоров может быть усилен путем смешивания с порошками дентинных и прозрачных масс. Фарфоры Интерна можно использовать также для создания эффекта глубины при недостаточной глубине дентинного слоя вследствие отсутствия места.

Вита Акцент - это набор тонкозернистых наборов (20 цветов) с однородным распределением красящих пигментов, что позволяет зубному технику точно имитировать естественную окраску зубов на последней стадии технологии зубного протеза.

Красители позволяют воспроизвести трехмерный эффект, придающий естественный вид протезу и цветовую гармонию искусственных и естественных зубов.

В набор входит порошок для улучшения качества поверхности зубного протеза. Его добавка к красителям Акцент позволяет получить желаемую интенсивность окраски, создает большую прозрачность красителей, и этим усиливает эффект трехмерности. Применение этого порошка способствует закрытию микропор и сведению к минимуму травмы десневого края.

Масса Карат - материал последнего поколения фирмы «Дентсплай» (США) - способна легко воспроизводить цвета, указанные на шкале расцветок Биодент и Вита, а также обладает свойством опалесценцции.

Опалесценция - явление рассеяния света мутной средой, наблюдаемое, например, при освещении большинства коллоидных растворов.

Желаемый цвет облицовки можно получить прозрачной (при достаточной толщине облицовки) или непрозрачной (при недостаточной ее толщине) дентинной массой. Обе дентинные массы могут комбинироваться или даже смешиваться при желании друг с другом. Кроме основного набора, выпускается набор масс режущего края Карат Опалэффект Масса Карат Биопак - готовая к применению непрозрачная пастообразная фарфоровая масса, которая не требует смешивания, моделировки, конденсации и особой грунтовки. При такой сильно упрощенной технике тем не менее можно получить тонкий ровный слой.

Низкоплавкая стоматологическая керамика Дуцерам - LFC фирмы «Дуцера» (Германия) по своему химическому составу, структуре, обрабатываемости и эксплуатационным качествам несравнима ни с одной из стоматологических керамик. Самым выдающимся ее свойством является низкая температура обработки, что и послужило основой для ее названия - Low-Fusing Ceramic (LFC) Низкоплавкий фарфор LFC представляет собой кристаллическую структуру с частицами размером от 5 до 15 микрон. Дуцерам содержит меньше лейцита, что дает более низкий КТР и увеличенную светопроводимость по сравнению с обычными фарфоровыми материалами.

Поскольку низкоплавкая керамика изготавливается из обычного материала Дуцерам, то эти два материала совместимы. Таким образом, LFС и Дуцерам могут использоваться в двуслойной технологии как металлокерамических, так и в цельнокерамических конструкциях несъемных зубных протезов.

Для изготовления цельнокерамических протезов используются массы Витадур, Витадур N, NBK 1000, ОРС и его последующая модификация Оптек, Хай-Керам на основе оксида алюминия. Фирма «Ивоклар» (Лихтенштейн) рекомендует использовать керамическую массу IPS-Эмпресс, основой которой является упрочненное лейцитом стекло, содержащее латентные частицы, стимулирующие рост кристаллов.

Набор материалов IPS-Эмпресс представлен комплектами:

сырьевых керамических масс в виде порошка (20 цветов дентина по шкале Хромаскоп, 4 массы режущего края; нейтральная и корректировочная массы) и жидкостей для моделирования;

девяти светоотверждающих культевых материалов в шприцах, которые предоставляют большие возможности имитации цвета естественных зубов. Световая полимеризация культевого материала проводится в аппарате Спектрамат-мини;

фосфатных формовочных масс для паковки моделированных из воска коронок, облицовок и вкладок. Характеристика компонентов керамических масс. Основными природными компонентами в процессе изготовления керамических масс для зубных протезов являются оксид кремния SiO2 , полевой шпат и каолин. Оксид кремния входит в исходную шихту в виде кремнезема, кварцевого песка и других сырьевых материалов. Полевой шпат - это безводные алюмосиликаты калия, натрия или кальция. При высокой температуре полевой шпат обеспечивает развитие стекловидной фазы, в которой растворяются и другие компоненты. Его содержание в керамической смеси достигает 60–70%. Полевой шпат, чаще калиевый, называют микроклином или ортоклазом - в зависимости от структуры. Ортоклаз K 2 O x Al 2 O 3 x 6SiO 2 - основной материал для получения стоматологической керамической массы. Натриевый полевой шпат называется альбитом, кальциевый - анортитом.
Каолин - белая или светлоокрашенная глина - которая содержится в керамической массе в диапазоне от 3 до 6%. Основной частью каолина (99 %) является алюмосиликат - каолинит Al 2 O 3 x 2SiO 2 x 2H 2 O.
Красители придают керамическим массам цвета, свойственные естественным зубам. Обычно красителями являются оксиды металлов: окиси титана, кобальта, хрома, золота, серебра, цинка и др.