Главная → Статьи

Зубные цементы

Основные виды материалов, применяемые в стоматологии, относятся к формуемым и самотвердеющим, что вызвано спецификой задач, которые решаются в этой области медицины.

Стоматологические материалы по назначению подразделяются на несколько групп: базисные материалы для изготовления основания и других составных частей при укреплении искусственных зубов и протезировании; вспомогательные материалы для получения оттисков с элементов полости рта; формовочные материалы для зуботехнических отливок; пломбировочные материалы для восстановления формы и функций зубов.

К основным стоматологическим материалам относятся: полимеры и пластмассы, металлы и сплавы, фарфор и металлокерамика, самотвердеющие неорганические материалы — вяжущие, цементы, амальгамы.

Самотвердеющие неорганические материалы используются в качестве пломбировочных, формовочных и вспомогательных.

Гипсовые вяжущие системы. Применяются для получения оттисков (зуботехнический гипс), моделей (высокопрочный гипс), а также в качестве формовочных смесей.

Зуботехнический гипс и высокопрочный гипс для моделей различаются назначением и условиями применения. При изготовлении оттисков масса контактирует с полостью рта, это вызывает необходимость точно выдерживать сроки схватывания, устанавливать определенный вкус и цвет материала. Требования к гипсу для моделей касаются только физико-механических характеристик: время схватывания в пределах 10—15 мин, минимальные деформации при твердении, максимальная твердость и прочность.

Высокопрочный гипс производят варкой гипсового камня под давлением 0,11 МПа для получения преимущественно а-модификации CaSC>4 • V2H2O. В этот гипс вводят добавки буры, Na2B407 • ЮН2О или тартрат KNaC4H4C>6 • 4Н2О для повышения прочности и обеспечения малых деформаций (не более 0,05%) при твердении через 1 сут.

Прочность при растяжении гипса для оттисков через 1 сут должна быть не менее 0,6 МПа, для моделей — не менее 0,8 МПа; прочность при сжатии гипса для моделей через 2 ч составляет 20 МПа.

Еще одной областью использования гипсовых вяжущих в стоматологии являются формовочные смеси. Основное их назначение — служить основой для получения форм под зуботех-нические отливки. В зависимости от температуры плавления металла, используемого в отливке, формовочные массы можно разделить на низкотемпературные (литье золота, серебра, меди и их сплавов) с температурой службы 900—1100 °С и высоко-температурные (литье стали нержавеющей, кобальтхромовых сплавов) с температурой службы 1200—1500 °С.

Основные требования к формовочным смесям:
время затвердевания 7—10 мин,
форма не должна сращиваться с отливкой и трескаться при нагреве;
форма должна иметь компенсационное расширение, так как отливка при остывании усаживается, и достаточную механическую прочность при температуре заливки;
твердеющая масса должна образовывать гладкую поверхность и пористую наружную оболочку для выхода газов при нагреве.

Гипсовые формовочные смеси применяются только для низкотемпературных отливок, так как гипс разлагается при температуре выше 1100 °С. В качестве жаропрочного инертного заполнителя в состав формовочных смесей, в том числе гипсовых, вводят кремнезем в кварцевой или кристобалитовой модификации. Необходимость такого вещественного состава связана с тем, что именно у этих модификаций существует а -переход, сопровождающийся увеличением объема, что служит основой компенсационного расширения формы при нагреве. У кварца а-»/J-переход происходит при 575 °С, у кристобалита — при 180—270 °С, поэтому для обеспечения компенсационного расширения формы ее предварительно прогревают: для кварцевого варианта смеси —до 700 °С, для кристобалитового — до 350 °С.

Время отвердевания, динамика процессов твердения, прочность регулируются соотношением гипс (вяжущая основа, активная часть) — кремнезем (инертная часть, наполнитель). Часто применяются регуляторы твердения, особенно борная кислота и NaCl, вводимые в смесь в количествах до 0,5%. Гипсовые формовочные смеси содержат от 25 до 45% гипса — полугидрата ненормированного модификационного состава. Материал формы при температуре заливки должен выдерживать давление не менее 5,5 МП а.

Для получения высокотемпературных отливок применяют формовочные смеси, активной частью которых являются фосфатные цементы, иногда жидкостекольные или этилсиликатные массы.

Приведем примеры составов высокотемпературных формовочных смесей на фосфатных цементах.

Состав 1. Порошок: цинкофосфатный цемент — 15%, кварц молотый — 65%, кристобалит — 5%, каолин — 5%, шамот — 10%. Затворитель: ортофосфорная кислота — 34,5%, оксид магния — 5,5%, вода —60%.

Состав 2. Порошок: оксид магния —10%, кварц молотый — 90%. Затворитель: ортофосфорная кислота — 15%, вода — 85%.

Состав 3. Порошок: оксид магния — 5-9,5%, фосфат аммония— 4ч-6%, фосфат магния—1,5^-4%. Затворитель — вода.

Зубные цементы. Подразделяются на несколько видов: цинк-фосфатные, силикатные, эвгенольные, силикофосфатные и др.

Основное назначение зубных цементов — это применение их как пломбировочные материалы для: восстановления функций и формы зуба, а также для временного и лечебного пломбирования зубов.

История пломбирования насчитывает много веков. До XIV века в качестве пломбировочного материала использовалось листовое золото. Затем в этих целях стали применять свинец и олово. Первые пломбировочные материалы типа цементов содержали порошок белого коралла, а также камедь, позднее каучук, воск или легкоплавкий металл.

Цинк-фосфатный и силикатный цементы вошли в зубоврачебную практику с конца XIX в. Они и поныне продолжают оставаться главным пломбировочным материалом. Начиная с 20-х годов XX в. началось постепенное внедрение в стоматологию пластмассовых, прежде всего акрилатных, материалов.

Основными требованиями к зубным цементам являются: определенные сроки схватывания и твердения; устойчивость в среде полости рта; адгезия к тканям зуба, металлу, фарфору; коэффициент теплового расширения, близкий к КТР зубной эмали и дентина; малая теплопроводность; рН, близкий к 7; постоянство объема во времени; прочность и твердость, приближающиеся к этим свойствам у зубных эмалей.

В полном объеме удовлетворить всем этим требованиям невозможно, однако фосфатные цементы (цинк-фосфатный, силикофосфатный, силикатный) отвечают им в большей степени.

Цинк-фосфатный цемент является продуктом размола спека, получаемого обжигом до спекания сырьевой шихты из оксида цинка, карбонатов магния, щелочных элементов, кремнезема и иногда других компонентов, содержащих оксиды кальция, висмута, алюминия. Температура обжига такой шихты составляет 1300—1350 °С и может быть снижена на 100—150 °С за счет минерализаторов — криолита, фтористого кальция, борной кислоты.

Химический состав порошка цинк-фосфатного цемента: ZnO — 75ч-90%; MgO-5-ь13%; Si02-0,5-5-5%; R20-0,05-5-2,5%. Иногда в порошок вводят: СаО —до 3%; AI2O3 —до 1%; В20з — до 4%.

Жидкость затворения цинк-фосфатного цемента представляет собой ортофосфорную кислоту, предварительно нейтрализованную оксидами цинка и алюминия. Состав затворителя колеблется в следующих пределах: Р205 — 39-5-45%; ZnO —8-5-12%; А1203-3-5-6%.

В порошке, тонкость помола которого характеризуется полным прохождением через сито 10000 отв/см, оксид цинка является главным компонентом, обеспечивающим основные свойства, прежде всего прочность. Оксид магния, образуя при обжиге твердый раствор с оксидом цинка, удлиняет сроки схватывания цемента, увеличивает пластичность и липкость цементного теста. Кремнезем, образуя при обжиге силикат цинка Zn2Si04, улучшает спекаемость сырьевой смеси и также замедляет схватывание цемента. Оксид висмута, иногда вводимый в состав шихты, оказывает минерализующее действие при обжиге, увеличивает темпы нарастания прочности при твердении цемента, его стойкость в полости рта.

Предварительная нейтрализация ортофосфорной кислоты является необходимым условием соблюдения сроков схватывания, живучести теста, увеличивает его пластичность.

Цинк-фосфатный цемент твердеет в результате кислотно-основного взаимодействия основных оксидов порошка и ортофосфорной кислоты затворителя. Главными продуктами твердения являются фосфаты цинка —ZnHP04 • ЗН2О и Zn3(P04)2 +4Н20, гопеит, а также кислый фосфат магния MgHP04 • ЗН2О.

Требования стандартов (например, ИСО № 1566) распространяется на основные свойства цемента. Живучесть цементного теста стандартной консистенции при 37 °С должна находиться в пределах 5—9 мин, а прочность при сжатии стандартизованных образцов (0 6 мм, h=12 мм), твердевших в течение 1 сут в абсолютно влажной среде при 37 °С, быть не менее 70 МПа. Максимальная растворимость в воде в течение 1 сут не должна превышать 0,2%.

Стандартную консистенцию цинк-фосфатного цементного теста определяют по растеканию 0,5 мл цементной пасты под нагрузкой 120 г в течение 7 мин. Диаметр получающейся лепешки при этом должен быть 30±1 мм. Как правило, нормальная консистенция получается при Т:Ж = 1,8+2,2 на 0,5 мл затворителя.

В течение 7 сут цинк-фосфатный цемент набирает прочность до 150 МПа. Истираемость цементного камня находится в пределах 0,0022—0,0047 г/см2.

Силикатный цемент — по своей природе аналогичен цинк-фосфатному, также является фосфатным цементом. Его порошковая часть представляет собой тонкомолотое стекло, полученное путем плавления шихты, состоящей из кварца, глинозема, криолита, плавикового шпата и ряда других компонентов. Химический состав стекла: Si02 — 29+47%; А1203 — 15+35%; СаО — 0,25+14%; Na20-2+9%; Р205-2+7%; F-5+15%.

Как уже указывалось, главным отличием технологии приготовления порошка силикатного цемента от цинк-фосфатного является замена процесса спекания шихты на плавление. Процесс плавления осуществляют в шамотных тиглях в газопламенных или электрических печах. Предварительно тигель нагревают до 1200 °С, затем в него загружают и после ее оседания догружают тигель. Шихта плавится при 1370— 1450 °С. Ее проваривают до равномерного состояния, после чего резко охлаждают стекло в проточной воде, гранулят, сушат при 70—80 °С и мелют в шаровой мельнице. В остальном приготовление порошка не отличается от технологии цинк-фосфатного цемента. Аналогично готовится и затвори-тель, состав которого находится в пределах: Р205~ 38-5-44%; ZnO-2+6%; A1203-0,5-4-7%; Н20-43+55%.

Взаимодействие силикатного стекла с ортофосфорной кислотой приводит к разложению стекла с образованием кремнегеля и аморфизированных фосфатов алюминия, которые являются продуктами твердения. Существенную роль в твердении силикатного цемента играет поликонденсация кремнегеля по схеме.

Силикатные цементы дают существенно более высокопрочные материалы, чем цинк-фосфатные, однако они менее водостойки. Согласно международному стандарту (ИСО № 1565), живучесть силикатного цемента должна находиться в пределах от 3 до 8 мин, прочность при сжатии через одни сутки быть не менее 170 МПа, максимальная растворимость в воде 1%.

Силикатные цементы отличаются от цинк-фосфатных повышенными эстетическими свойствами: образующиеся аморфизи-рованные структуры придают цементному камню прозрачность. Поэтому цинк-фосфатные зубные цементы чаще всего применяются в качестве изолирующих прокладок, фиксирующих элементов несъемных конструкций, временных пломб с удлиненными сроками службы и в меньшей степени используются для постоянных пломб.

Силикатные цементы успешно применяют для пломбирования фронтальных и боковых зубов.

Силикофосфатные цементы представляют собой смесь цинк-фосфатных и силикатных цементов. Порошок состоит из 60— 95% силикатного цемента и 5—40% цинк-фосфатного. Затво-ритель содержит: Р205 — 35+40%; ZnO — 3+9%; А1203- 3-4-6%; Н20- 58+60%.

Силикофосфатные цементы обладают высокими техническими свойствами: живучесть —3—10 мин, прочность при сжатии через 24 ч—не менее 110 МПа, истираемость через 24 ч —не более 0,007 г/см2, растворимость за 7 дней хранения в воде — не более 0,6%, линейная усадка через 7 дней хранения в воде— не более 0Д5%. Этот вид цемента применяется для всех видов пломб.

Цинк-эвгенольный цемент — особый вид цементов, используется в качестве материала для оттисков, временных пломб и облицовок полостей зубов. Порошок такого цемента состоит из оксида цинка, затворителем служит органическая жидкость эвгенол — главное соединение, входящее в состав гвоздичного масла.

Эвгенол — метиловый эфир гваякола содержит в своем составе фенольную и аллильную группы.

В отличие от цинк-фосфатного цемента, в котором температура обжига оксида цинка находится на уровне 1300 °С, цинк-эвгенольных цементах оксид цинка обжигается при температуре не выше 350—400 °С, при пережогах ZnO становится инертным по отношению к эвгенолу.

Эвгенольные цементы дают усадку при твердении 0,1— 0,15%, прочность на разрыв через 1 сут—0,8+1,0 МПа, прочность при сжатии через 1 сут —выше 50 МПа. Для интенсификации процессов твердения в качестве ускорителей используют соли цинка.

Амальгамы. Выполняют те же функции, что и зубные цементы. Амальгамы — металлические системы твердое — жидкое, в которых жидким компонентом является ртуть, а твердым — серебро, медь и сплавы на их основе. Отвердевание амальгам происходит в результате взаимодействия компонентов и испарения ртути. Ртутно-серебряная амальгама как зубной цемент была предложена в 1826 г.

Амальгамы твердеют за счет взаимодействия порошков металлических сплавов с жидкой ртутью с образованием интерметаллических соединений. Наиболее распространена серебряная амальгама, порошок ее имеет следующий состав: Ag— 66 ч-75%; Sn-25ч-27%; Си-3,6-5-5,0%; Zn-0+1,4%; Hg-0+3,0%. Основные фазы затвердевших амальгам: Ag3Sn«15%; Ag3Hg4~74%.

Амальгамы обладают рекордными прочностными характеристиками: прочность при сжатии через 1 ч — не менее 50 МПа, через 1 сут — 300—450 МПа, выдерживают высокие ударные нагрузки, имеют легко регулируемые сроки схватывания. Однако высокие значения истираемости и теплопроводности, существенное различие коэффициентов расширения амальгам и твердых тканей зуба, а также эстетические соображения приводят к постепенному вытеснению амальгам как пломбировочного материала.

Ваш отзыв