Стоматологическая керамика

08 Июня в 9:15 8484 0


Можно сказать, что керамический материал, называемый фарфором, занимает особое место в стоматологии, так как, несмотря на развитие композитов и стеклоиономерных материалов, именно применение керамического материала — фарфора для восстановления зубов, дает наилучший эстетический результат. Его цвет, светопроницаемость и естественность невозможно сравнить ни с каким другим материалом.

Клиническое значение

Восстановление зубов керамикой показано в тех случаях, когда к эстетике предъявляются повышенные требования, и когда нет ограничений по глубине препарирования, при которых рекомендуется только прямая реставрация полимерными композитами.

Керамику традиционно применяли для изготовления искусственных зубов для частичных и полных съемных протезов, коронок и мостовидных протезов. Начиная с 80-х годов ушедшего века, применение керамики расширилось, и из фарфора стали изготавливать виниры, вкладки/накладки, коронки и небольшие мостовидные протезы для передней группы зубов. Такие протезы обычно изготавливают в зуботехнических лабораториях квалифицированные зубные техники, владеющие искусством моделирования и обжига керамических материалов.

Поскольку в наше время стараются сохранить как можно дольше естественные зубы, возросли требования к эстетическим свойствам зубных протезов. Это положение привело к росту количества зубных протезов, изготавливаемых из керамических масс.

Клиническое значение

Потребность в керамических протезах увеличивается примерно на 50% каждые 4 года. Поэтому керамика будет всегда оставаться одним из наиболее востребованных материалов для восстановления зубов.

Историческая справка

Гончарное ремесло в Европе до 1700 года н.э.

Изготовление красивой и удобной посуды было настоящим искусством, и гончарам прошлого удавалось его освоить только после многочисленных проб и ошибок. Сырьем для изготовления посуды была обычная глина, и ее применение было связано с двумя серьезными проблемами.

Первое затруднение, с которым сталкивался неопытный гончар, заключалось в получении глины такой консистенции, из которой можно было формовать гончарные изделия и обжигать их. При обычном смешивании глины с водой смесь липла к рукам, преодолеть это удалось при добавлении к глине песка и измельченных ракушек. Кроме того, глина давала усадку при высыхании и твердении. Если усадка глины оказывалась неравномерной из-за быстрого высыхания глиняного изделия или разной толщины его стенок, то еще до проведения обжига в нем появлялись трещины. И опять добавление грубозернистого наполнителя помогло в какой-то степени решить эту задачу.

Еще более серьезные проблемы возникли при обжиге керамического изделия. Присутствие газов в керамической массе, независимо от того, являлись ли они пузырьками воздуха или газами, образовавшимися в процессе нагревания (например, водяными парами или двуокисью углерода), приводило к образование пор в толще керамики, которые могли вызывать растрескивание глиняного изделия во время обжига. Древние гончары избавились от этого недостатка с помощью утрамбовывания глиняной массы перед формовкой, что позволяло удалить, содержащийся в ней воздух, (для описания этого процесса ремесленники часто использовали термин обжим). Другим достижением гончаров стало умение очень медленно и постепенно повышать температуру обжига, что позволяло парам влаги и газам выходить из глины медленно, не разрывая поверхности керамической посуды и не вызывая образования трещин.

Самой серьезной проблемой, с которой пришлось столкнуться на раннем этапе развития технологии керамики, была температура обжига глиняной посуды. Превращение мокрой глины, состоящей из отдельных частиц порошка, соединенных с помощью воды в формовочную массу, в плотное твердое тело происходит во время процесса, называемого спеканием. При спекании при достаточно высокой температуре в точках соприкосновения между отдельными частицами появляется керамический расплав (Рис. 3.4.1).

stomatologicheskoe_materialovedenie_3.4.1.jpg

Рис. 3.4.1

Процесс плавления основан на диффузии, которая существенно ускоряется при повышенных температурах. Равномерного нагревания керамического изделия до высокой температуры не удавалось получить на открытом пламени, что привело к изобретению гончарных печей — горнов. У первых гончарных печей печные газы поднимались вверх, благодаря чему температура внутри печи повышалась, а нагрев обжигаемых изделий становился более равномерным за счет прохождения воздуха через пламя и помещения обжигаемой посуды в поток поднимавшихся горячих газов.

В первых горнах можно было достичь температуры до 900°С, а глиняная посуда, обожженная при этих температурах, называлась гончарными изделиями (или земляной керамикой). После обжига получалось пористое изделие, так как спекание происходило только в точках контакта между частицами глины. Такая посуда была пригодна только для хранения твердой пищи, а жидкость держать в ней было нельзя. Этот недостаток был устранен после покрытия поверхности горшков тонким слоем стекловидного материала, называемого глазурью. Такая технология была известна еще за 5500 лет до нашей эры в разных государствах, включая Турцию.

Постепенно совершенствовалось устройство печей для получения более высоких температур обжига, благодаря чему стало возможным проводить процесс расплавления большего количества глины. При охлаждении расплавленной жидкой фазы и ее затвердевании она превращалась в стекло, которое заполняло пространство между спеченными частицами, и получалась непроницаемая глиняная посуды, названная керамической. Такой керамический материал еще называют каменной керамикой, которая появилась в Европе в 15 и 16 веках нашей эры.

Китайский фарфор

В отличие от Европы, керамические изделия производились в Китае еще в 100 г. до нашей эры, а к X веку нашей эры технология изготовления керамических изделий в Китае продвинулась настолько, что там могли выпускать керамические изделия такой белизны, что ее можно было сравнить только со снегом, такой прочности, что стенки сосудов были толщиной не более 2-3 мм, и через них мог проникать свет. Внутренняя структура изделий была настолько плотной, что, если слегка ударить по керамическому блюду, оно звучало как колокольчик. 



Это и был фарфор!

  По мере развития рынка на Дальнем Востоке, Рис. 3.4.1. Спекание керамических частиц этот, несомненно, превосходный материал в течение XVII века пришел из Китая в Европу. До этого времени европейцы мало интересовались сервировкой стола. Большинство населения пользовалось деревянной посудой, а благородные сословия — металлической. В особых случаях подавалась золотая и серебряная посуда. 

Все изменилось с появлением на рынке китайского фарфора, появился спрос на керамическую посуду высокого качества. Однако торговля с Дальним Востоком не могла удовлетворить этот растущий спрос, поэтому европейская гончарная промышленность усиленно занималась созданием керамического материала, похожего на китайский фарфор.

Фарфор, напоминающий китайский, удалось получить при добавлении в глазурь оксида олова, (это позволило создать белые керамические изделия), однако попытки воспроизвести полупрозрачность китайского фарфора оказались безуспешными. В 1708 году Мейсен в Германии наладил производство керамики, названной «белым фарфором», но полученные изделия по внешнему виду напоминали скорее не фарфор, а каменную керамику, изготавливаемую в Северном Китае. Многие другие производители (сейчас их имена хорошо известны) также не смогли получить настоящий китайский фарфор, но, накопив многолетний опыт, предложили свою собственную продукцию, которая оказалась ничем иным, как высококачественной каменной керамикой, примерами которой служат майолики из Италии, Веджвуд из Англии и Голубой Дельфийский фаянс из Голландии.

Эти фирмы овладели технологией достижения высоких температур в гончарных печах восходящего потока с выходом вверх отработанных газов, хотя китайские мастера, используя печи нисходящего потока, могли превосходно контролировать температурный режим обжига. Оставалась еще одна проблема воспроизведения китайского фарфора — это выбор сырьевых материалов и технологии их обработки. Многие заявляли об открытии секрета китайского фарфора, однако на самом деле подобно John Dwight из Фулхэма, которому в 1671 году Чарльз II вручил патент, им удалось произвести всего лишь белое изделие из белой каменной керамики.

При производстве настоящего фарфора материал должен оставаться белым или приобретать белизну при обжиге и быть настолько прочным, чтобы обеспечить возможность изготовления сосудов с толщиной стенки менее 3 мм. При толщине стенок изделия более 3 мм даже настоящий фарфор будет непрозрачным. Таким образом, главное отличие между керамикой и фарфором в том, что фарфоровое изделие белое по цвету, и его можно изготовить такой толщины, что оно станет полупрозрачным. Каменная керамика тоже могла иметь белый цвет, но из-за большой толщины стенок изделие из нее всегда казалось непрозрачным.

В 1717 году секрет производства фарфора был вывезен из Китая миссионером-иезуитом отцом d'Entercolles. Его миссия находилась в местечке Кинь-де-Чинь, которое в то время являлось центром производства фарфора в Китае. Посещая людей на их рабочих местах, ему удалось добыть образцы сырьевых материалов, которыми те пользовались. Он отправил образцы своему другу во Францию вместе с подробным описанием процесса получения фарфора. Образцы и описание попало к М. de Reamur, которому удалось идентифицировать и найти в их составе основные компоненты китайского фарфора — каолин, кремнезем и полевой шпат.

Каолин, известный как китайская глина, является гидратированным алюмосиликатом. Кремнезем находился в форме кварца и после обжига оставался в тонкодисперсном виде, а полевой шпат представлял смесь алюмосиликатов натрия и калия. Компоненты смешивали в следующей пропорции: 25-30% полевого шпата, 20-25% кварца и 50% каолина. Следует отметить, что к началу 1700-х годов Мейсенский завод в Дрездене уже производил похожий фарфор на основе каолина, кремнезема и алебастра.

До сих пор вызывает удивление, почему потребовалось так много времени для раскрытия секрета китайского фарфора? Изготовление фарфора не связано с вовлечением в процесс сложной химии. Оно базируется на использовании трех распространенных минералов (каолина, полевого шпата и кремнезема) и ш обжиге при высоких температурах. Как только тайна изготовления фарфора была раскрыта, не потребовалось много времени для разработки новых видов фарфоров в Европе. Скоро стало возможным получение фарфора любого цвета или оттенка, а его полупрозрачность обеспечивала такую глубину цвета, что не потребовалось много времени, чтобы увидеть большие возможности для применения этого материала в стоматологии.

Применение фарфора в стоматологии датируется 1774 годом, когда французский аптекарь Алексис Душатье (Alexis Duchateau) посчитал возможным заменить слоновую кость при изготовлении зубных протезов на фарфор. Слоновая кость, будучи пористой, впитывала ротовую жидкость, из-за этого принимав грязноватый цвет и становилась негигиеничной. Душатье с помощью производителей фарфора с завода Guerhard в Сен Жермен-на-Лее удалось изготовить для себя первый фарфоровый зубной протез. Это было выдающимся достижением, даже, несмотря на то. что фарфор давал значительную усадку при обжиге Для того чтобы протез был хорошо подогнан в полос ти рта, приходилось принимать в расчет вероятную степень усадки фарфора. В дальнейшем, другие материалы типа эбонита и более позднего полиметилметакрилата смогли заменить фарфор в съмных зубных протезах.

Фарфоровые зубы в сочетании с акриловым базисом зубного протеза широко используются и по настоящее время. Сегодня трудно переоценить значимость применения стоматологического фарфора для изготовления виниров, вкладок, коронок и мостовидных протезов, где эстетическое качество фарфора превосходит все современные материалы, заменяющие эмаль и дентин.

Фарфор был первым материалом, из которого изготовили фарфоровую жакетную коронку. За последние годы на рынке появилось множество новых материалов, которые относят к фарфору. В действительности, при сравнении с ранними видами фарфора они представляют собой самые разнообразные керамические материалы.

Клиническое значение

В настоящее время более правильно использовать общий термин стоматологическая керамика, тогда как стоматологический фарфор являются всего лишь одной из групп материалов этого класса.

Основы стоматологического материаловедения
Ричард ван Нурт

Похожие статьи
показать еще
 
Стоматология и ЧЛХ