11. Keramika, rozdělení, způsoby napalování – Protetická technologie

Protetická technologie

Keramika, rozdělení, způsoby napalování

Dentální keramika se svým složením a strukturou pohybuje v oblasti vysoce hlinitých skel s proměnlivým obsahem krystalických látek.
Používá se k těmto účelům:
• Keramické zuby do protéz
• Keramické hmoty pro přípravu korunek, můstků, inlejí
• Keramika pro napalování na kovové slitiny

Hlavní složka dentální slitiny:
1. ŽIVEC
• Hlinitokřemičitan draselný = ortoklas (teplota tání 1170°C)
• Hlinitokřemičitan sodný = albit (teplota tání 1120°C)
• Při teplotě 1170°C se ortoklas mění na leucit (teplota tání 1520°C)
• Funkce: působí jako tavidlo, spojuje ostatní složky, snižuje teplotu tání, zvyšuje pevnost vypálené hmoty.

2. KŘEMEN – SiO2
• Teplota tání: 1720°C (při zahřívání mění krystalickou strukturu)
• Funkce: zajišťuje stabilitu a tvar masy při pálení, tvoří vnitřní pevnou strukturu, zajišťuje transparenci

3. OXID HLINITÝ – Al2O3
• Funkce: zvyšuje dvojnásobně pevnost v ohybu, pětinásobně pevnost v lomu a podstatně odolnost proti tepelným změnám, jeho podíl kolísá

4. KAOLIN:
• Směs jílovitých nerostů (kaolinit, křemen, slída, jíl)
• Kaolinit=bílá hlinitá hmota
• Bod tání: 1750°C
• Funkce: zajišťují opacitu, po smíchání s vodou jsou lepivé a umožňují formování masy, používají se pouze nejlepší druhy

5. BAREVNÉ PIGMENTY:
• Funkce: umožňují tónování masy
Oxid titaničitý – žlutá, žlutohnědá
Oxid železitý – hnědá
Oxid uranový – oranžovožlutá
Oxid mědný – zelenožlutá
Oxid chromitý – zelená
Kobalt – modrá
+ organická barviva – pro rozdělení barevných vrstev, při pálení shoří

MOŽNÉ SLOŽENÍ KERAMICKÉ MASY:

• Živec ortoklas 70-80%
• Albit a křemen 10-20%
• Tavidla 10-20%
• Oxid bóru
• Pigmenty – oxidy kovů, organické pigmenty, pojiva

TECHNOLOGIE VÝROBY – FRITOVÁNÍ

• FRITOVÁNÍ = všechny složky keramiky se předem tepelně zpracují a následně prudce ochladí. Vzniká tzv. frita. Materiál má amorfní sklovitou strukturu. Frita se mele na jemný prášek. Barevné frity = roztavení barevných kovových oxidů v bezbarvé fritě. Rozdrcené a rozemleté barevné frity jsou jako prášek přimíchány do keramických hmot.

DĚLENÍ KERAMICKÝCH MATERIÁLŮ:

1. Podle použití:
– 2 typy materiálů (1 slouží k fazetování, 2 ke zhotovení konstrukcí)
– Produkty ve formě prášku a tekutiny, kde keramika vzniká sintrováním (slinutím).
– Materiály, které se připravují broušením, frézováním, litím, vrstvením. Tvoří konstrukce (inleje, onleje, fazety, korunky, malé můstky).

2. Podle způsobu zpracování:
– keramické materiály s obsahem skla
– keramické materiály s obsahem oxidu hlinitého
– materiály na bázi leucitových keramických disperzí
– materiály na bázi zirkonu

3. Podle teploty tání:
– Vysokotavitelné (nad 1300°C)
– Střednětavitelné (1100 – 1250°C)
– Nízkotavitelné (870 – 1050°C)

Pozn.: Teplota moderních systémů se pohybuje kolem 800- 900°C

4. Podle chemického složení:
– Živcové keramiky
– Aluminové keramiky
– Flurapatitové keramiky

I) VYPALOVÁNÍ DENTÁLNÍ KERAMIKY

Stádia:

• Sušící
• Ohřívací
• Slinovací (sintrovací)
• Tavící
• Ochlazovací

Fáze sušící: dochází k odpařování modelačních kapalin a přežíhání organických barviv.
Fáze ohřívací: narůstá teplota z úrovně vysoušení až na maximální vypalovací teplotu.
Fáze slinování: s narůstající teplotou se začnou natavovat ostré rohy, zakulacují se a vzájemně se spojují kvazikapalnými můstky v kompaktní celek.
Fáze tavící: důležitá pro intenzitu zabarvení, je třeba volit maximální teplotu a délku časové prodlevy.
Fáze ochlazovací: má mimořádný význam pro zabránění tvroby vnitřních pnutí, která vznikají rychlým ochlazením kovokeramických prací a mohou způsobit popraskání keramické vrstvy.

J) VAZBA KERAMIKA – KOVOVÁ SLITINA

Keramika nabízí možnost pevné vazby se slitinami. Jde o technologii umožňující nanést K na konstrukci a vytvořit estetickou náhradu.
Slitiny určené k napalování vykazují:
• Vysokou tepelnou stabilitu
• Schopnost vytvořit tenkou vrstvu oxidů pro spojení s keramikou
• Vysokou tvrdost, pevnost a modul elasticity, aby se při namáhání minimálně prohýbaly
• Sladění v parametrech – koeficient tepelné expanze, teplotní rozdíl mezi vypalovací teplotou keramiky a solidem slitiny (min. 150°C). pro napalování se používají jednak ušlechtilé slitiny Au-Pt a Pd nebo slitiny obecných kovů Cr-Co.
Důležitou podmínkou vazby je chemické a mechanické spojení obou materiálů.
Na vazbě se podílejí tyto faktory:
– Chemická vazba iontová (50%)
– Tlaková retence – smrštění (26%)
– Mechanická retence – drsnost (22%)
– Asociáční úhly (2%)

Chemická vazba vzniká iontovou výměnou mezi roztaveným silikátem (K) a nebarevnými oxidy (S) na povrchu můstku. K ušlechtilým slitinám se přidávají In, Sn, Fe a jiné kovy, které oxidují a difundují do křemičité taveniny DK a reagují zde s kyslíko-křemičitými skupinami. U neušlechtilých kovů se vytváří silná vrstva oxidů neschopná reagovat s K, proto se konstrukce vypálí ve vakuu a před napalováním K se opískuje.

K) WAK = KOEFICIENT TEPELNÉ ROZTAŽNOSTI

Pevnost K je asi 20x nižší v tahu než v tlaku. Aby se předešlo namáhání K v tahu, je nutné, aby po napálení byla pod tlakem. Proto se používají slitiny s 2-násobnou teplotní roztažností, než má použitá K.
Ta se při chlazení méně smršťuje a více e smršťující slitina je stlačuje. Vzniká trvalé tlakové pnutí chránící K před prasknutím.

Pro trvanlivost konstrukcí je důležitá teplotní roztažnost obou materiálů. Má-li být zajištěno dokonalé přilnutí K ke kovovému povrchu, musí být rozdíl WAK obou materiálů minimální, jinak při chlazení vzniknou tepelná pnutí, která mohou vést k popraskání. Při vhodném složení napalované keramiky může dosáhnout WAK až 13,5.10- 6 K-1.
WAK slitiny je o 20% větší než keramiky.

WAK u kovů se pohybuje v rozmezí 14 – 16.10- 6 K-1 a WAK K 5-8.10- 6 K-1. Tyto kombinace nezaručují, že při chlazení napálené keramiky vznikne ve spojení potřebné tlakové pnutí, které přispívá k dobrému držení.
Obecně platí:
• Je-li WAK 13,8 – 14,0 → rychlé chlazení
• Je-li WAK 14,1 – 14,2 → normální chlazení
• Je-li WAK 14,3 – 15,8 → pomalé chlazení

DŮLEŽITÉ FÁZE PRACOVNÍHO POSTUPU

• Modelace konstrukce metalokeramické práce
• Správné opracování povrchu a přípravné fáze před nanášením keramiky
• Nanášení, modelace, pálení a opracování keramických hmot

MODELACE KONSTRUKCE – ZÁSADY

• Minimální síla konstrukce 0,4 mm (0,3mm u obecných slitin)
• Modelace krčku speciálním cervikálním voskem pro přesný okrajový uzávěr
• Konstrukce modelována tak, aby K vytvářela ve všech místech rovnoměrně silný plášť – 1,5mm (zmenšený anatomický tvar zubů).
• Oblá modelace bez ostrých hran a úhlů
• Schůdek pro odvádění tepla, sloužící jako opora keramického pláště
• V případě ůstk dostatečně pevné spoje netraumatizující marginální gingivu pilířových zubů
• U nízkých zubů zesílení modelace spojů orálně, kde vystupují na povrch keramického pláště

SPRÁVNÉ OPRACOVÁNÍ POVRCHU A
PŘÍPRAVA PŘED NANÁŠENÍM KERAMIKY

• Zbytky zatmelovací hmoty se opískují korundem v pískovači s tlakem 2 – 3baru pro drahokovové slitiny a 4 – 6baru pro neušlechtilé slitiny.
• Vtokovou soustavu neodstraňujeme štípacími kleštěmi (deformace) – řezné disky, brusné kotouče (pevný mandrel, správné vyvážené otáčky).
• Dosazení a přezkoušení konstrukce se provádí pomocí jemně kreslícího a beze zbytku spalitelného pomocného prostředku (např. grafit, spray ke značení okluze, rtěnka)
• Opracování = jen správná příprava povrchu zaručí dobré vazebné spojení materiálů, vypracování a úprava tvaru se děje tvrdokovovými frézami (nejvhodnější – fréza s křížovými břity).
• Tvrdokovové frézy by měly být použity pro opracování jen jedné slitiny, aby se na povrch nedostaly částečky jiné slitiny
• Odlitek se vypracovává frézami jedním směrem a stejnoměrnými pohyby
• Vhodný je postupný fázovaný obrus
• Frézy se pravidelně čistí proudem páry, nebo v ultrazvukové čističce
• !!! obrus diamantovými brousky, nebo keramickými kameny je možný, ale povrch se zašpiní a zaplní póry konstrukce
• znečištěny povrch způsobuje vytváření pórů a plynů v keramice
• !!! opracování respektuje zesílené spoje, girlandy, opěrné schůdky a přípravu okrajů v oblasti krčkových uzávěrů

PŘÍPRAVNÁ FÁZE PŘED NANÁŠENÍM KERAMIKY

• Povrch drahokovových slitin se opískuje oxidem aluminia se zrnem 110 mikronů až 125 mikronů (2-3 bary)
• U slitin bez ušlechtilých kovů se použije oxid aluminia e zrnem 250 mikronů (4-6 bary)
• Tento písek se používá jen 1x