Рекомендация
Студентам
Вы можете использовать данную статью как часть или основу своего реферата или даже дипломной работы или своего сайта
Просто перейдите по ссылке ниже, редактируйте статью, все картинки тоже доступны, все бесплатно
Редактировать статью?!
Скачать статью в формате PDF
Сохраните результат в MS Word Docx или PDF, делитесь с друзьями, спасибо :)
Категории статей
IRS-IMPRESS в толковом словаре дантистов
Полиц Светлана Владимировна (мл.науч.сотрудник института химии силикатов РАН СПб),
Лысенок Лариса Николаевна (СПбГТИ, к.х.н.)
Получил широкое применение во всём мире разработка швейцарской фирмы "Ivoclar" - новый стеклокристаллический материал для восстановления структуры зуба и протезирования зубов, как метод формообразования зубопротезирующих изделий по выплавляемым формам, был для большинства российских стоматологов, врачей - ортопедов малоизученным, скорее, плохо освещённым в отечественной специальной литературе. Восполняя этот пробел, мы публикуем впервые перевод основного патента фирмы "Ivoclar-AG", описывающий основные достижения и преимущества разработанных материалов и возможности методов получения изделий из них, сопровождая его необходимым материаловедческим комментарием. Керамикой обычно называют кристаллические материалы, получаемые спеканием оксидов металлов, силикатов (продуктов природного происхождения - солей кремниевых кислот) и других тугоплавких соединений.
Стекло - общее название аморфных (некристаллических) материалов, получаемых переохлаждением расплавов (по большей степени не тех же природных силикатов и оксидов металлов). При этом для стекла обратим переход из жидкого состояния в твёрдое (для керамики нет!)
Действительно, получаемые из неорганических, неметаллических с веществ в процессе высокотемпературных воздействий (спекание, варка, обжиг и т.д.). Керамика и стекло на самом деле структурно состоят из двух частей, ограниченных поверхностям раздела - ФАЗ - кристаллической и стеклообразной.
При быстром охлаждении расплава стекла процессы выделения и роста кристаллов из расплава заторможены искусственно, но если расплав выдерживает довольно длительное время и при высокой температуре, то стекло может закристаллизоваться. Поэтому говорят о "кристаллизационной способности" стекла или "устойчивости стекла к кристаллизации".
У кристаллических материалов кристаллическая структура спеченной массы, фазовый состав продуктов спекания служит надёжным основанием для классификации керамических продуктов: фарфора, фаянса, терракоты, майолики, гончарки и т.д.
Тот самый тонкоспечённый твёрдый фарфор (его в Европе называли "порцеллином" с XII века, когда его привезли из Китая, где он производился с 20-22 века до н.э.) состоит из 40% по массе из каолина, 11-12% глины, 25% кварца и 9-12 % полевого шпата (природных силикатных материалов). Под микроскопом структура этого керамического продукта представляет собой густую сетку игольчатых кристаллов муллита-алюмосиликата-2А2О3SiО2. Именно его-то получения добивались при всём несовершенстве термического оборудования и технологий европейских технологии в XVIII века. Именно наличие муллита характеризует твёрдый фарфор. В сетке также представлены зёрна непрореагированного кварца, а пространство сетки заполнено полевошпатным стеклом состава: 8-12% К2О+Na2О2, 8-16% Al2O3 и 70-80% SiO2. Наличие стеклофазы обеспечивает твёрдому фарфору просвечиваемость, высокие декоративные качества. Получение этого вида фарфора требует температур 1400-1500°С. Эти процессы и сейчас весьма дорогостоящи, если принять во внимание стоимость энергоносителей на современном рынке. Но в номенклатуре ещё XVIII века были среди керамических продуктов представлены - мягкие, полевошпатные фарфоры, получаемые при 1160-1180°С Си, состоящие из 40-45% полевошпатных минеральных компонентов (алюмосиликатов - ортоклаза, альбита, анартита 40-45%глин и 10% кварцевого песка).
Вся история "исцеления" европейской технологии от "фарфоровой лихорадки" изобилует многочисленными рецептами, найденными по большей степени эмпирически, но, отвергнутыми возмущёнными потребителями. Ведь им вместо "настоящего" китайского фарфора пытались всучить нечто иное. Но фальсификатами эти синтезированные материалы не были ни в коем случае. Наряду с мягкими фарфорами, не содержащими муллита и обладающими большим количеством стекловидной фазы были синтезированы и кристаллические материалы. В1694 году появилось в Труда Парижской Академии сообщение французского ремесленника Виктора Морено о разработке и получении им Ситалла (стеклокристаллического материала, в структуре которого методом направленной кристаллизации получена кристаллическая фаза, продающая материалу комплекс свойств, которым исходное стекло не обладало - полупрозрачностью: термостойкостью, устойчивостью к кислотам и т.д.
Но только в XX веке, развитие технического прогресса (вспоминают исследования английского учёного Стуки и др.) вызвало к жизни этот класс материалов, нашедший широчайшее применение в разных областях не только техники, но и медицины.
Большая вариабельность составов, возможность получать искомое количественное соотношение требуемой кристаллической и стеклофазы, наконец, одновременное присутствие нескольких кристаллических фаз, позволяет этим материалам обладать необычайными комплексами свойств. Примером этому служат материалы Ips. Название этого класса материалов - стеклокерамика - не совсем правильно, но отражает сложившиеся представления об этих материалах, как сочетающих в себе два важнейших достоинства - керамики и стекла.
Лейцитсодержащая силикофосфатная стеклокерамика.
Предмет изобретения - лейцитсодержащая стеклокерамика (СК), обладающая уникальным комплексом свойств, в т.ч. механических, химических, оптических, биологических, технологических, отвечающим требованиям, предъявленным к материалам стоматологического назначения.
СК патентуемых составов содержит два стеклообразователя, что предопределяет мультифазность стеклокристаллических материалов. При направленной контролируемой кристаллизации исходного стекла происходит ликвационное разделение и выделение кристаллов типа К (Al Si O6)-лейцита.
Известен целый ряд стеклообразующих матриц, в которых можно получить:
- безлейцитовую силикофосфатную СК
- лейцитосодержащую СК
- не содержащую ни лейцита, ни силикофосфатных кристаллических фаз СК.
Безлейцитовая силикофосфатная СК для решения задач остеозамещения, получивших название "КЕРАБОН" (A/W), описана Кокубой (1891). Эта СК имеет стекломатрицу SiO2-P2O5-MgO-Cao, а в качестве кристаллических фаз - апатит Ca (PO4)6, O,F2 (и волластонит CaO, SiO2 до 70 об.%. СК типа A/W имеет высокую биологическую активность. При контакте с физиологическими растворами (моделями биосред оргенизма) на поверхности СК позволяет ей установить прямую связь с костной тканью, без промежутков соединительной ткани. Однако, для целей зубопротезирования, изготовления изделий (коронок, мостов, вкладок и т.д.) этот тип СК не подходит.
Известна безлейцитовая апатитосодержащая СК, у которой однако отсутствует в комплексном сочетании такие свойства, как высокая прочность, оптические (эстетические) характер истики СК, синтезированная в стекломатрице иономерного зубного цемента, содержащая апатитовую фазу, не обладает достаточной механической прочностью, согласованными с тканями ТКЛР, что делает её не пригодной для целей зубопротезирования. Этим же требованиям не отвечает СК, содержащие слюду, кордиерит. Среди СК, синтезированных вне силикофосфатных стекломатриц, также невозможно оказалось матириалов, полностью удовлетворяющих требованиям высокой биологической устойчивости к средам полости рта.
Известны СК материалы, получаемые на основе полевого шпата, содержащие в качестве основной кристаллической фазы - лейцит. Сочетанием данных СК и вышеописанных можно получить в изделии трубуемое сочетание свойств.
Целью настоящего изобретения является синтез (получение) СК материала и способ его получения, которая бы обладала сочетанием требуемых для целей зубопротезирования свойств:
- термомеханических
- биологических (совместимость с тканями и устойчивость к средам полости рта)
- оптических, обеспечивающих простоту процесса и изготовления зубопротезирующих изделий.
Цель достигается предложением СК следующих составов, а также процессами изготовления самого материала, заготовок и изделий из неё.
Патентуемая силикофосфатная лейцитосодержащая СК содержит следующие компоненты - оксиды в массе %:
SiO2=49,0-57%
Al2O3=11,4-21,0%
P2O5=0,5-6,5
CaO=2,5-11,5
K2O=9,0-22,5
Na2O=1,0-9,5
Si2O=0-2,5
B2O3=0-2,0
TiO2=0-3,0
FrO2=0,6-8,5
CeO2=0-3,0
F=0,25-2,5
La2O3=0-3
ZnO=0-3
BaO=0-3
MgO=0-3
SnO=0-3
Было установлено, что в результате направленной и контролируемой кристаллизации исходного стекла, составы которых приведены выше, образуются как лейцитовая кристаллическая фаза, так и вторая фосфорсодержащая кристаллическая фаза. Именно одновременному присутствию двух кристаллических фаз, большую долю которых составляет лейцит и фосфатосодержащей фазы патентуемая СК обладает уникальными свойствами.
Оптимальными областями концентрационного присутствия являются:
SiO2=50-57 масс %
P2O5=0,5-4,0
CaO=2,5-7,0
K2O=9,0-15,0
Na2O=5,0-9,5
Li2o=0-1,0
B2O3=0-1,0
TiO2=0-2,5
ZnO2=0,6-2,0
La2O3=0-2,0
Весьма желательно, чтобы размер кристаллов в каждой фазе был менее 5 мкм (в среднем, менее 3 мкм для одинаковых по размеру кристаллов, которые должны составлять большую часть каждой кристаллической фазы), чтобы СК обладала максимальными показателями механической прочности.
При этом наиболее выгодное сочетание требуемых свойств демонстрировали СК, в которой апатит с игольчатыми кристаллами с размером менее " мкм.
В соответствии с заявленным способом получения СК в него включены процедуры: производства (синтеза) стекла исходного состава, термообработка с целью выделения кристаллических фаз, изготовления изделия из СК.
Как правило, варка стекла осуществляется для заявляемых составов при варке 1400-1650°С, время варки 0,5-4 часа. Расплав стекла в стадии однородности выливают на воду и получают гранулят. После просушивания гранулят измельчают и помолом получают порошковые фракции. Оптимальный размер частиц в рабочей фракции порошка д.б. меньше, чем 45 мкм. Было показано, что размер частиц влияет на состав выделяющихся кристаллических фаз. При крупных частицах имеет рост аппатитовых кристаллов и замедленное образование лейцита. Поэтому термообработка, в ходе которой выделяются кристаллические фазы заданного состава и соотношение д.б. проведена для порошков контролируемой грануломертии.
Микронеоднородность структуры СК, образование кристаллов контролируется про помощи РЭМ-микроскопии и рентгено-структивного анализа.
В случае СК, которая обладает двумя стеклофазами - как результатом ликвационного разделения - одна стеклофаза м.б. представлена каплями, распределёнными в другой фазе. Исследование кристаллизационной способности заявляемых составов показало, что как правило имеет место поверхностная кристаллизация, т.е. выделение кристаллов начинается с поверхности частиц исходного стекла. На первых этапах кристаллизации выделяются кристаллы лейцита на поверхности отдельных частиц или на контактных границах отдельных частиц стекал, а затем, при увеличении времени кристаллизации кристаллическая фаза образуется в объёме образца. В качестве второй фазы выделяется гидроксиапатит (фторапатитснчала в сферической форме, но по мере увеличения времени и температуры кристаллизации кристаллы приобретают игольчатую форму). Кристаллооптические параметры и морфология апатитовой фазы зависит от содержания в исходном стекле CaO, P2O5, P. Достоверно установлено, что особую высокую механическую прочность имеет СК, в которых дополнительно к лейциту представлен гидроксиапатит в игольчатой форме.
Кристаллы в заявляемых СК имеют среднюю длину 3-2 мкм, ширину менее 100 нм. В дополнение к вышеуказанным фазам в заявляемых состава СК м.б. представлены и иные фазы - например, TiO2 и ZnO2. В составе СК присутствуют также красители, оксиды 3д элементов, коллоидные красители, флюоресцентные вещества, позволяющие получать материалы требуемых декоративных свойств.
Зубопротезирующие изделия (коронки, мосты, вкладыши, виниры) из СК заявляемых составов получаются различными технологическим приёмами. Исходное стекло или СК в виде порошка с размерами частиц менее 90 мкм может быть подвергнуто сухому прессованию и спеканию в диапазоне 800-1200°С (оптимально 900-1000°С), в течении 15 мин.-2 часов (оптимально 30-60 мин.). Полученная таким образом заготовка в специальной прессовочной печи впрессовывается (горячее прессование) в форму при 950-1150°С. После охлаждения и удаления из формы получается зубопротезное изделие. Это изделие м.б. подвергнуто дополнительной термообработке при нанесении модифицирующих слоёв (одного или нескольких) для придания требуемых эстетических, декоративных свойств. Полученные таким образом изделие имеет оптические свойства (поглощения, пропускания отражения) обеспечивающие просвечиваемость, полупрозрачность изделия.
Изготавливать изделие можно из монолита - заготовки СК. Наконец, в соответствии с заявляемым изобретением СК, в виде порошка м.б. нанесены на металлические или керамические подложки - заготовки протезов и обожжены (спечены) при температурах от 700-1000°С для получения съёмных протезов, мостов, коронок и т.д.
Источник: www.dentoday.ru
