Виды стоматологической керамики: кристаллическая или оксидная, аморфная или стеклокерамика

К числу распространенных материалов, используемых для изготовления виниров, относятся фотополимерные композиты, фарфор, а также диоксид циркония. Одним из наиболее востребованных составов является стоматологическая керамика, применяемая как при создании цельнолитых изделий, так и при облицовке металлических каркасов. Керамические виниры, устанавливаемые на передние зубы, гарантируют восстановление и сохранение эстетики улыбки на долгий срок.

Для изготовления полевошпатных виниров применяется стоматологическая керамика – категория материалов, объединяющая разнообразные составы, основой которых выступают кварц и полевой шпат. Основное отличие от фарфора, используемого для создания бытовых изделий – отсутствие каолина, обуславливаемое его уязвимостью к красящим элементам. Структура состава, как правило, представляет собой смесь микроклина и альбита (полевой шпат) и кварца, в соотношении 65/25%, а также дополнительных элементов, обеспечивающих прочность готовых микропротезов. Виниры из керамики полевошпатного типа относятся к наиболее доступной категории с точки зрения стоимости, однако их характеристики по большинству показателей не уступают альтернативным моделям.

История появления

История стоматологической керамики насчитывает более 200 лет. Первыми исследователями, занимавшимися изучением возможности использовать фарфор в качестве зубов и оставившими свой след в документах, стали француз Alexis Duchateau и итальянец Nicholas De Chemant.
В 1774 году они пытались изготовить искусственные зубы из традиционного зеленого фарфора.

Первую стоматологическую керамику, отдаленно напоминавшую своим цветом натуральные зубы, получил Elias Wildman. Произошло это в 1838 году.

Правильно ли называть аморфную керамику стеклокерамикой

Из-за присутствия стеклофазы эту разновидность керамики часто называют стеклокерамикой, что не совсем верно. Стеклокерамика, или ситалл, – это материал, изготовленный направленной кристаллизацией стекла. Ситалл – это термин, объединяющий «силикат» и «кристалл». Процесс образования кристаллов в стеклофазу называют ситаллизацией. В стоматологии же вместо «ситалл» говорят «стеклокерамика».

Факторы, влияющие на фарфор

Факторы, влияющие на фарфор:

• химический составкомпонентов;
• степень их размельчения (дисперстность);
• температура продолжительность обжига.

Показания и противопоказания

Установка виниров на зубной ряд рекомендуется при наличии следующих факторов:

• Эстетические дефекты фронтальных единиц, характеризующиеся наличием неровностей, трещин и сколов, а также потертостей на поверхности эмали;
• Выявление гипоплазии – патологии, негативно влияющей на развитие зубной ткани;
• Проблема «десневой» улыбки, требующая не только реставрации зубов, но и коррекции десенной линии в области контакта;
• Повышенная восприимчивость к температурным или механическим раздражителям;
• Необходимость устранения диастем, а также маскировки иных проблем, связанных с формой или внешним видом единиц.

Наиболее распространенным основанием к протезированию выступает желание пациента улучшить эстетику улыбки, сопровождаемое невозможностью использования иных методик отбеливания эмали. В то же время важно учитывать влияние негативных факторов, рассматриваемых в качестве ограничивающих противопоказаний:

• Наличие в ряду неретинированных единиц;
• Диагностированный бруксизм;
• Недостаточная толщина эмалевого покрытия;
• Запущенный кариес, требующий дополнительного лечения;
• Повреждение более чем 60% поверхности зуба;
• Патологии пародонта;
• Установленные ранее обширные пломбы.

Решение о возможности реставрации при помощи полевошпатных виниров принимается по результатам комплексного обследования, проводимого в клинических условиях.

Классификация керамики

Свойства керамики определяются ее составом, структурой и пористостью. Керамику классифицируют по вещественному составу, составу кристаллической фазы, структуре и назначению. 1. По вещественному составу разновидностями керамики является фаянс, полуфарфор, фарфор, терракота, керметы, корундовая и сверхтвердая керамика и так называемая каменная масса. 2. По составу кристаллической фазы различают керамику из чистых оксидов и бескислородную. 3. По структуре керамика делится на плотную и пористую. Пористые керамики поглощают более 5% воды, а плотные – 1…4% по массе или 2..8% по объему. Пористую структуру имеют кирпич, блоки, черепица, дренажные трубы и др.; плотную – плитки для полов, канализационные трубы, санитарно-технические изделия.

Классификация по назначению

Стоматологическая керамика применяется с различными целями. В зависимости от этого ее делят на каркасную, монолитную и облицовочную. Каркасная – используется для изготовления коронок и мостовидных зубных протезов. Облицовочной – облицовывают металлические (из металлокерамики) или керамические (безметалловая керамика) каркасы. Монолитная – предназначена для выполнения целых зубных протезов.

Требования к этим разновидностям отличаются. Каркасная керамика должна быть очень прочной, облицовочная безметалловая керамическая коронка должна обладать хорошими эстетическими характеристиками и надежным сцеплением. Монолитная керамика, как правило, самая прочная из всех, поэтому требует менее инвазивного препарирования и обеспечивает более длительный срок службы протезов. Для ее изготовления подходит только оксидная и дисиликатлитиевая стеклокерамика, в то время как алюмооксидная нуждается в дополнительной облицовке из-за высокой абразивности.

Классификация керамики по микроструктуре

Данная классификация разделяет керамику по уровню содержания в  ней кристаллических компонентов и  стекла (некристаллической структуры), которые можно объединить в  4 основных категории с  несколькими подгруппами.

1. Стеклокерамика 2. Наполненная стеклокерамика 3. Наполненная оксидная керамика 4. Оксидная керамика

Стеклокерамика состоит из оксида кремния, также известного как кварц (SiO2) c небольшим содержанием алюминия. В природе алюминосиликаты, которые также содержат примеси калия и  натрия, известны под названием полевой шпат. В стоматологии искусственно синтезированный полевой шпат представлял первые керамические массы для изготовления фарфоровых ортопедических конструкций. Впервые применение полевого шпата упоминается в  1903 году в  работах Чарльза Лэнда, описавшего процесс изготовления фарфоровых коронок в  медицинском издании «Стоматологический космос», однако доктор столкнулся с  проблемой большой хрупкости фарфора. Подобным образом в  1938 году в  своей статье «Журнала калифорнийской стоматологической ассоциации» Пинкус предложил концепцию керамического винира, однако задумка также оказалась неудачной, прочность на изгиб такого фарфора составляла 20–30 MPa. Позднее, в  связи с  изобретением вакумных печей для обжига фарфора, прочностные характеристики были улучшены. Прочность на изгиб варьировала от 50 до 60 MPa и  достигалась в  результате полученной меньшей пористости материала. Керамика применялась для облицовки металлических каркасов, а также в  виде цельной конструкци

Это интересно: Какие бывают зубные протезы при полном отсутствии зубов: лучшие варианты протезирования челюсти

Классификация керамики по уровню прозрачности

Уровень прозрачности стоматологической керамики обозначают латинскими буквами:

Эти четыре уровня характерны только для стеклокерамики. Оксидная керамика соответствует только уровню НО. Оксид циркония принадлежит к уровню МО и не соответствует указанному НТ. Более высокий уровень прозрачности оксида циркония объясняется снижением пористости материала. Менее пористый – слабее рассеивает свет, приобретает прозрачность и более высокую прочность.
Выбор керамики с той или иной прозрачностью зависит от вида зубного протеза и цвета опорного зуба. Керамика высокой прозрачности подходит для частичных реставраций и не подходит для изготовления коронок из-за перспективы просвечивания темной полости рта. Монолитные зубные протезы рекомендуют выполнять из керамики HT и LT. Чтобы полностью или частично перекрыть оттенок препарированного зуба, применяют НО и МО.

Основные характеристики.

Глины и литейные массы имеют множество характеристик. Некоторые важны для формования изделий, некоторые — 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.

Состав и свойства материала

Подавляющее большинство керамических систем состоят из аморфной матрицы и равномерно распределенного в ней кристаллического наполнителя. Существует так много видов стоматологической керамики, что рассмотреть и разобраться в ней, не дифференцировав предварительно по каким-либо признакам, невозможно.

Материал можно классифицировать следующим образом.

По виду матрицы:

1. Полевошпатное стекло.
2. Лантановое стекло (лантан в чистом виде – серебристо-белый, ковкий и тягучий металл).
3. Полимеры. Органические пластмассы входят в состав так называемых гибридных керамик, которые появились в последнее время в ассортименте некоторых производителей стоматологических материалов.
   В настоящее время идет их опробование, окончательное заключение о достоинствах и недостатках гибридных керамик еще не вынесено.
4. Отсутствие матрицы вообще. К этому виду относится материал, почти на 100% состоящий из спеченных между собой кристаллов окиси алюминия.

По наполнителю:

• кварц;
• лейцит;
• алюмомагнезиальная шпинель;
• и другие наполнители, которые рассмотрены ниже.

По технологии изготовления керамика может быть:

• спеченной;
• литой;
• прессованной.
• инфильтрированной.

Основу фарфора для применения в стоматологии составляет керамика, состоящая из таких элементов, как кварц (оксид кремния – SiO2) и полевой шпат (смесь алюмосиликат натрия (Na2O·Al2О3·6SiО2) и силикоалюминат калия (K2O·Al2О3·6SiО2)).

Такая керамика называется «полевошпатной». В отличие от фарфора, используемого в быту, она не содержит каолина, который из-за непрозрачности не позволяет получить оттенок, идентичный цвету натуральных зубов.

Роль полевошпатного материала

Недостатком полевошпатной керамики является высокая хрупкость. Склонность к образованию трещин не позволяет получить прочность на изгиб более 40-60 МПа.

На протяжении длительного времени целью стоматологов исследователей стало повышение прочности полевошпатной керамики путем изменения ее структуры, добавления упрочняющих наполнителей и совершенствования технологии обжига.

Первые положительные результаты получили, уменьшив размеры частиц кварца и равномерно распределив их по стеклянной матрице.

Вкупе с использованием вакуумных печей, снизивших пористость керамической массы, это позволило получить полевошпатный материал с прочностью на изгиб до 150 МПа. Но этого по-прежнему оказалось недостаточно.

Это интересно: Зубной цемент для коронки: использование вещества дома, плюсы и недостатки

Если фронтальные зубы, изготовленные из фарфора прочностью 150 МПа, еще относительно долго справлялись со своими функциями, то протезы, установленные на боковые зубы или имевшую большую протяженность, не выдерживали жевательный нагрузки.

Настоящего успеха достигли, поместив в стеклянную матрицу в качестве наполнителей другие соединения, в основном оксиды. Распределяясь равномерно по полевошпатному стеклу, кристаллы наполнителя препятствовали распространению в нем трещин, делая материал значительно прочнее.

В результате было разработано большое количество прочных и технологичных материалов, объединенных под общим названием «стоматологическая керамика».

В качестве наполнителей используются следующие соединения.

• Фторапатит (Ca10(PO4)6(F)2). Добавление фторидов позволило достичь прочности 120-150 МПа.
• Лейцит (KalSiО6). Керамика с небольшим содержанием лейцита имеет прочность на изгиб около 150 МПа. Увеличение содержания оксида калия до 50% позволило получить материал с прочностью 200 МПа.
• Оксиды магния и алюминия (MgAl2O4, алюмомагнезиальная шпинель). Полевошпатная керамика, упрочненная шпинелью, имеет прочность до 350 МПа. Ее особенностью является то, что в отличие от других видов упрочненной керамики она обладает очень хорошей эстетикой.
• Дисиликат лития и апатита (Li2Si2О5, SiO2-Li2O-SiO2). Наполнитель позволяет увеличить прочность материала до 450 МПа.
• Оксиды алюминия (Al2O3) увеличили прочность до 450 МПа.
• Оксид циркония (ZrO2). Его добавление позволило поднять изгибную прочность керамики до 650-700 МПа.

Кроме упрочняющих наполнителей, в составе керамики присутствуют красители:

• оксид железа (коричневый);
• медь (зеленый);
• кобальт (голубой);
• титан (коричнево-желтый).

Органические добавки (крахмал + сахар) делают керамическую массу пластичной, облегчая работу с ней.

Необходимо отметить, что повышение прочности материала иногда вступает в противоречие с эстетическими параметрами. Наибольшей эстетичностью обладает полевошпатная керамика.

Добавление в нее большинства наполнителей ухудшает прозрачность, снижая тем самым эстетичность искусственного зуба. Поэтому многие виды упрочненного материала используют в качестве каркаса протезов.

Покрывая его прозрачной полевошпатной керамикой, получают цветовой эффект, предельно схожий с эмалью натуральных зубов.

Гибридные варианты керамики

В стоматологии применяют и другие, «промежуточные» варианты керамики. К примеру, инфильтруемая стеклом керамика – это спеченная пористая оксидная разновидность, пропитанная специальным стеклом после фрезерования каркаса. В этой технологии ученые попытались соединить прочность оксидной керамики и прозрачность стеклокерамики, однако добиться высоких результатов не удалось. Поэтому из этого материала делают только каркасные части.

В последнее время появились новые гибридные материалы – композитные блоки, содержащие органическую матрицу, например Lava Ultimate (3M Espe) или Enamic (Vita). Их невозможно обжигать в печи, и они не имеют ничего общего с керамикой.

Технология получения

В качестве заготовок для создания протезов применяют порошок, получаемый из керамомассы по специальной технологии.

Смесь подвергают фриттованию (первичный обжиг). Получаемый продукт носит название «фритта» и является тонкокристаллической дисперсией кварца с наполнителями.

Из-за быстрого охлаждения фритт имеет множество трещин, которые позволяют измельчать его до мелкого порошка. Фриттование способствует также равномерному распределению компонентов по всему материалу.

Керамическая масса, служащая исходным материалом для изготовления протезов в лабораторных и заводских условиях, существует в следующих видах.

• Порошок, приготовленный из фритта. Используется зубными техниками в лабораторных условиях (смешивается с водой), а также на заводах изготовления протезов. Эта форма исходной керамики носит название кондиционной.
• Таблетки, спрессованные из порошка. Используются в частности для изготовления коронок литьевым способом.
• Цельные машинные блоки. Термин «машинные» означает, что эти блоки предназначены для вырезания коронок и вкладок специальным фрезерным оборудованием по технологии CAD/CAM.
• Инфильтрированная керамика. Состоит из наполнителя в виде порошка и аморфной матрицы из лантанового стекла.

Это интересно: Иммедиат протез, для чего он нужен, виды, плюсы и минусы, срок службы и уход

В видео представлен процесс литья и прессования керамики.

Какие виды глин бывают

Природа удивляет нас своим многообразием. Существуют в разных количествах: серая, белая, красная, желтая, зеленая, голубая, синяя, черная глина. Разнообразие цвета объясняется тем, что в различных месторождениях глины, присутствуют определенные минералы, которые и окрашивают породы в разные цвета.

Например, цвет красной глины объясняется наличием примеси гематита (соединения железа, меди); белая глина содержит каолинит; голубая – соли кобальта и кадмия; желтая – соединения натрия; черный цвет, присутствуют вещества железа и углеродистые соединения.

Востребованность всех видов глины (строительная, керамическая, обожженная, порошковая, абразивная, тугоплавкая, природная красная, шамотная), объясняется физико-химическими свойствами:

• хорошей пластичностью, пористостью, набуханием, усадкой (воздушная и огненная), огнеупорностью, дисперсностью;
• свойство водонепроницаемость, устойчивый гидр изолятор активно используется в строительстве и дизайне ландшафта.

Разновидности

Керамика может присутствовать в протезе в виде металлокерамики (материал нанесен на металлическое основание) и цельнокерамических конструкций.

Металлокерамика давно и успешно используется стоматологами. Цельнокерамические протезы доказали свою жизнеспособность лишь начиная с 80-90-х годов прошлого столетия.

Цельнокерамические конструкции

В зависимости от конструкции, цельнокерамические протезы бывают двух видов ― бескаркасные и с каркасом из оксидов циркония или алюминия.

Первый вид применяется для изготовления виниров, вкладок, коронок, небольших мостовидных протезов. К изделиям с каркасом относятся протяженные мостовидные конструкции, коронки.

Изготовление цельнокерамических протезов может осуществляться двумя методами:

1. Ручная технология производства. После препарирования зубов пациента, стоматолог снимает с них слепок, на основании которого будет выполнена гипсовая модель.
   В зуботехнической лаборатории на огнеупорной модели формируют керамический каркас, после чего обжигают при определенной температуре.

   Готовый каркас облицовывают керамической массой, воссоздавая анатомическую форму и оттенок восстанавливаемого зуба.

2. Компьютерная технология. На основании компьютерной модели челюсти пациента происходит формирование протеза. Далее изделие вытачивается на специальном станке.

Среди достоинств цельнокерамических зубных протезов отмечают их высокую биологическую совместимость с тканями ротовой полости человека, а также эстетику, благодаря которой изделия применяют для восстановления фронтальных зубов.

Спеченные стеклокристаллы

Спеченные стеклокристаллы изготавливаются двумя способами:

• путем спекания порошков стекла с добавлением кристаллообразователя;
• методом спекания стекольного порошка с введением кристаллообразователя на этапе варки.

Благодаря добавлению в стекольные кристаллы мельчайших частиц нерастворимых оксидов, достигается опалисцентный эффект. Это позволяет добиться максимального сходства протеза с зубной эмалью.

К достоинствам стеклокристаллических конструкций также относятся их высокая механическая прочность, износоустойчивость, влагонепроницаемость. Изделия их спеченных стеклокристаллов применяются для изготовления виниров, вкладок, коронок.

Литая керамика

Методика литья керамических изделий была внедрена в 1980 году. Ее суть заключалась в том, что при помощи центрифуги в специальные рефракторные формы осуществляется отливка материала.

Достоинствами изготовленной стеклокерамической конструкции считались ее низкая пористость и высокая степень полируемости.

Такая технология достаточно сложна в исполнении. Кроме того она требует больших экономических затрат. Еще один недостаток – невозможность литья цельных протезов мостовидного типа. Как следствие, данный метод изготовления зубных протезов сейчас не используется.

Прессованная керамика

Технология изготовления прессованных керамических протезов заключается в выполнении следующих действий:

• помещение восковой заготовки в специальную ретракторно-фосфатную форму;
• выплавление воска;
• заполнение пустоты стеклокристаллическим материалом под действием высокой температуры и большого давления в условиях вакуума.

К преимуществам изделий из прессованной керамики относят их высокую прочность, точную цветопередачу, небольшой вес, малоинвазивность процесса фиксации.

Ключевым недостатком прессованной керамики является невозможность ее применения для изготовления мостовидных протезов.

Подготовка зуба

Обработка основания, предшествующая установке конструкции, включает в себя ряд последовательных процедур:

• Первичный осмотр, в ходе которого оценивается состояние зубного ряда и корневой области, и формируется план лечения;
• Профессиональная чистка и подбор оттенка заготовки;
• Препарирование единицы, на которую планируется установка.

Развитие технологий позволяет проводить процесс обтачивания зубов бесконтактными способами – для этого используются лазер, ультразвук либо воздушно-абразивная обработка (используется не всегда, по возможности).

Этапы изготовления

Для создания виниров используется методика запекания нескольких слоев керамического материала. Смесь наносится на штамп или фольгу, в которую оборачивается модель, повторяющая анатомическое строение зуба. Конденсация изделия проводится при помощи рифленых инструментов, позволяющих удалить лишнюю влагу. После нанесения эмалевого покрытия производится повторный обжиг.

Готовая накладка полностью соответствует оттенку натурального зуба, отличается устойчивостью к красителям и механическим нагрузкам. Фиксация виниров производится при помощи клеевого состава, проникающего в структуру основания.

Сроки эксплуатации и стоимость услуги

Продолжительность службы керамических накладок составляет не менее десяти лет, и во многом зависит от условий эксплуатации. Соблюдение элементарных гигиенических процедур позволяет продлить срок жизни виниров и сохранить их эстетические свойства. Стоимость услуги обуславливается сложностью технологии, и варьируется в диапазоне от 25 тысяч рублей за одну единицу.

Отзывы

Применение стоматологической керамики позволяет специалистам зуботехнической лаборатории создать протезы, внешний вид которых максимально приближен к естественным элементам челюстного ряда.

Благодаря усовершенствованному составу, по прочности эти изделия лишь незначительно уступают металлическим конструкциям.

Источники:

• https://www.vash-dentist.ru/protezirovanie/nesemnyie-p/naznachenie-stomatologicheskoy-keramiki.html
• https://stomatology.su/stomatologicheskaya-keramika.html
• https://ppt-online.org/554131
• https://ppt-online.org/380042
• https://stomatology.su/klassifikaciya-stomatologicheskoy-keramiki.html
• https://stomweb.ru/articles/keramicheskie-materialy-v
• https://zubovv.ru/protezirovanie/nesemnyie-p/stomatologicheskaya-keramika.html

Применение шамотной глины

Для отделки внешней поверхности зданий используют шамот, сделанный из белой глины. Для приобретения качества термостойкости глину термически обрабатывают. После нагревания каолин становится камнем, его измельчают так получается глина шамотная, которая используется для изготовления любых термостойких строительств и производство огнеупорного кирпича, различных декоративных изделий. Отметим, что составов по изготовлению шамотной массы несколько, составляющие берутся в различных процентных содержаниях воды и массы, в одном варианте используется порошок крупного помола, в другом мелкого. Добавление обожженного порошка в разных смесях различная. Все составы выбираются в соответствии от требований характеристик заявленных технологических карт.