Керамическая масса. Как правильно работать с керамической массой
Массы для гончарных изделий
Гончарными называются изделия с пористым черепком, изготовленные из природноокрашенных глин путем ручного формования на вращающемся гончарном круге. Гончарный способ производства керамической посуды - один из самых древних. Древние китайские фарфоровые изделия также формовались гончарами.
Для формовки изделий на гончарном круге керамическая масса должна обладать достаточной пластичностью, не деформироваться под действием собственного веса, не содержать посторонних включений (особенно извести), выдерживать сушку и обжиг без деформаций и трещин. Иногда всем этим требованиям отвечает природная глина без каких-либо добавок. Гончарные керамические изделия, как правило, окрашены в цвет от серо-желтого до темно-красного в зависимости от содержания оксида железа (РезОэ).
Глины для гончарных изделий обычно содержат глинистые минералы, кварц,полевой шпат, карбонаты кальция и магния, оксиды железа, соединения щелочных металлов,растворимые соли, органические вещества. В качестве отощающих добавок к гончарным глинам добавляют кварцевый песок (лучше речной, различных фракций), шамот той же массы, мел для лучшего сцепления с черепком глазури. Гончарные изделия могут быть декорированы ангобами, неглазурованными и покрытыми глазурью, обжигаются при температуре от 700°С (неглазурованные) до 1000°С (в зависимости от температуры плавления глазури).
После обжига на 1040-1050°С водопоглощение черепка составляет 14-15%. Обжиг может быть двукратным и если позволяет глина-однократным. Для декорирования используется бессвинцовые стронциевые глазури.
Терракотовые массы
Терракота - неглазурованные пористые керамические изделия из
глин, создающих однотонную ровную окраску черепка после обжига. Пористость изделий колеблется от до 12% и более. Обычные цвета терракоты от желтого до красно-коричневого, при восстановительном обжиге от светлосерого до темно-серого. В терракотовые массы часто добавляют шамот. Из них изготавливаются архитектурные, садово-парковые украшения, скульптуру, изделия интерьерного характера. Для изготовления терракоты применяют глины, не содержащие растворимые в воде соли, так как в противном случае на поверхностиизделия после обжига образуются светлые пятна (выцветы).
Для изменения цвета черепка в терракотовые массы иногда вводят оксиды металлов: железа, хрома, марганца, кобальта и др., керамические пигменты, или изделия покрывают ангобами. Обжигают терракоту один раз, обычно до 1000°С, не доводя черепок до спекания. Газовый и температурный режим обжига существенным образом влияют на цвет и чистоту тона терракотовых изделий.
Терракотовая масса для отминки и литья (ЛВХПУ):
Глина кембрийская (Пулково)-50%
Тонкий шамот той же глины -25%
Мел -25%
Приготовляется способом мокрого помола, процеживается, при необходимости обезвоживается. Используется для отминки терракотовых скульптур, архитектурных деталей для литья ваз. После обжига до 900-950°С дает общую усадку 5-6%. Пористость при обжиге на 900°С-21%. Формовочная влажность- 21-22%, Литейный шликер содержит 41,5% воды, 0,2% соды и 0,3% жидкого стекла. Из этой массы можно отливать вазы высотой до 1 метра.
Терракотовая многошамотная маса для формовки и литья (ЛВХПУ):
Глина Часов-Ярская - 40%
Тонкий шамот той же глины-60%
Светлая масса, пригодна для формования декоративных панно, настенных блюд, крупных садовых ваз и т.д. Рабочая влажность-22%. При обжиге на 900-950"С Дает общую усадку -6%, пористость- 18%. Масса термостойка и допускает резкое охлаждение. Масса удовлтворительно ведет себя и в шликерном состоянии при 40% воды и 0,2% соды, но при более тонком помоле шамота и увеличении содержания глины за счет шамота. Шамот, используемый в формовочной массе не должен быть одного зернового состава. Например:
40% фракции от 1,5 до 0,5мм и 60% фракции от 0,5 до 0,3мм к общему весу шамота.
Терракотовая масса для отминки и литья (БГТХИ):
Глина Гайдуковская-75%
Шамот той же глины-25%
После обжига на 900-950°С изделия приобретают красивый "терракотовый" цвет. Изделия необходимо обжигать в электропечи или в муфельной газовой печи, так как даже при слабом восстановительном пламени образуется грязно-желтый цвет.
Каменные массы
Каменные изделия изготавливаются из масс, в состав которых входят тугоплавкие и огнеупорные глины, обладающее большим интервалом между температурой спекания и началом деформации (интервал спекания). Интервал спекания каменнодельных глин составляет 300-500°С (у гончарных масс 50-100°С). В состав каменных масс кроме глины входят плавни, отощающие материалы, иногда красители. Каменные изделия обжигаются дважды, первый обжиг (утильный) на 900°С, политой- П50-1300°С. В качестве плавня часто используется нефелиновые сиениты, что обуславливает окраску каменных масс и снижает температуру их обжига.
Составы масс и технология производства каменных изделий сходны с производством фарфора. Отличие в том, что для каменных изделий используется низкосортное сырье, содержащее большое количество примесей. Водопоглощение каменных изделий 3-5%. Каменные изделия зачастую глазуруют полевошпатовой глазурью.
Светлая масса для декоративных изделий:
Каменнодельная глина -33%
Кварцевый песок -25%
Полевой шпат-25%
Каолин -17%
Для изготовления этой массы используют отмученные глины.
Масса тонко измельчается. Изделия формуются пластическим формованием на формовочных станках и литьем гипсовые формы. Утильный обжиг- 900°С, политой- 1160-1250°С в зависимости от температуры плавления глазури.
Масса для изделий типа веджвудских:
Кварцевый песок -10,9%
Каолин обогащенный -10,9%
Тяжелый шпат (ВаSО4) -46,7%
Глина белая пластичная -14%
Пегматит -15,6%
Гипс -1,9%
Изделия из этой массы глазуруют только изнутри. Основная белая масса декорируется той же массой, но с добавлением красителя. Обжиг однократный при температуре 1280-1300°С.
Состав лещадочной массы ПО "МИНСКСТРОЙМАТЕРИАЛЫ":
Глина Веселовская -16%
Глинозем -4,5%
Тальк -21%
Каолин просяновский -16,5%
Шамот высокоглиноземистый -42%
Масса термостойкая, пригодная для литья, отминки технических и художественных изделий. Усадка в обжиге 2,2%. Водопоглощение после обжига 1 ЗООС составляет 14-16%. После обжига масса имеет красивый желтоватый цвет.
Масса для тонкокаменных изделий (БГТХИ):
Глина Часов-Ярская -25%
Каолин -15%
Кварцевый песок -25%
Пегматит -25%
Шамот-10%
Утильный обжиг -900°С
Политой -1200°С
Массы для фарфоровых изделий
Фарфоровые изделия отличаются тонким помолом исходных компонентов массы, высокой температурой обжига, белизной, просвечиваемостью, отсутствием открытой пористости, высокой прочностью, термической и химической устойчивостью. Фарфоровые массы состоят из тонких смесей каолина, кварца, полевого шпата и др. алюмосиликатов. Основная прелесть фарфора- белизна и просвечиваемость, поэтому для изготовления фарфоровых изделий применяется наиболее чистое керамическое сырье. Для повышения пластичности массы часть каолина иногда заменяют высокопластичной белой огнеупорной глиной или бентонитом. В зависимости от состава массы и температуры обжига различают твердый фарфор, обжигаемый при температуре 1350-1450°С и выше и мягкий фарфор, температура обжига которого ниже1350°С. По сравнению с мягким твердый фарфор содержит больше каолина и меньше полевого шпата (до36% и до 28% полевого шпата соответственно). Мягкий фарфор делят на полевошпатовый, низкотемпературный (выокополевошпатовый), фриттовый, костяной и др.
Первый обжиг твердого фарфора производится до температуры 850-950°С. Костяной фарфор производится из масс, содержащих костяную золу, фосфорнокислый кальций, полевой шпат и др. Обжигается вначале при температуре 1230-1250°С, затем при температуре плавления глазури 1050-1150°С. Фриттовый фарфор содержит щелочные легкоплавкие фритты, сплавленные из кварцевого песка, соды, поташа, селитры, гипса и др. материалов. Обжиг фриттового фарфора производится вначале при более высокой температуре (1200-1300°С), а при более низкой. Низкотемпературный фарфор изготавливается из низкоспекающихся масс и покрывается белой глухой циркониевой глазурью. Основными компонентами для его изготовления служат каолин, бентонит, пегматит, глинозем, доломит и др. материалы. Черепок спекается, обжигается однократно при температуре 1160-1180°С, водопоглощение до 0.5%.
Полуфарфор характеризуется белым или окрашенным плотным полуспекшимся черепком, покрытым полупрозрачной или цветной глазурьб. По составу и температуре обжига занимает промежуточное положение между фарфором и твердым полевошпатным фаянсом. Водопоглощение составляет 5-8%. Обжиг изделий при температуре 1150-1250°С.
Фарфоровые изделия должны иметь спекшийся черепок, покрытый бесцветной прозрачной глазурью, иногда специально окрашенный черепок, или специально покрываются цветными глазурями. Белизна фарфора в настоящее время регламентируется стандартом и составляет 55-68%.
Изделия изготавливаются гладкими или с рельефом, с ровным или фигурным краем, декорируются подглазурными и надглазурными керамическими красками, деколью, люстрами, препаратами драгоценных металлов и др.
Изготавливаются фарфоровые изделия в основном двумя способами: литьем и формованием с помощью шаблона в гипсовых формах. Изделия из костяного и фриттового фарфора, ввиду отсутствия или малого количества пластичных материалов в составе, изготавливаются только литьем, иногда с клеящими добавками. Механическая прочность мягкого фарфора в полтора раза меньше твердого.
Твердый фарфор, в зависимости от назначения делится на 3 группы:
1.Хозяйственный и художественный (посуда, статуэтки, вазы).
2.Электротехнический (изоляторы).
3.Химический фарфор (лабораторная посуда и др.).
Наиболее вредные примеси фарфора- Fe2O3 и ТiO2 . Для улучшения формовочных свойств в фарфоровою массу наряду с каолином вводят высокопластичные беложгущиеся огнеупорные глины и пластификаторы (4-5% бентонита). В качестве плавней для производства фарфора применяют полевой шпат или пегматит. Иногда для усиления просвечиваемости дополнительно вводят доломит, известковый шпат и др.
Для обеспечения высокого качества изделий сырьевые материалы подвергаются тонкому помолу, тонина которого контролируется ситом 10000 отв/см2.
Вследствие очень малого интервала спекания фриттового фарфора для предотвращения деформаций обжиг изделий ведут в специальных глиняных формах, с подставками. Брак изделий после обжига часто превышает 50%.
Костяной фарфор отличается высокой белизной, просвечиваемостью и декоративностью, но такой фарфор легко деформируется в обжиге. Сгдепьные виды костяного неглазурованного фарфора носят название париана (малопрозрачный материал с желтоватым оттенком) и каррары (напоминают белый каррарский мрамор). Применяют костяной фарфор для изготовления чайных и кофейных сервизов, а также бисквитных скульптур. Для изготовления столовой посуды этот материал не применяют, так как он неустойчив к действию кислот и щелочей.
Высокополевшпатовый фарфор напоминает твердый фарфор и отличается меньшим содержаним глинистого вещества и большим содержанием кварца и полевого шпата. Производится по схеме производства твердого фарфора, причем температура первого обжига составляет 950-1000°С, а второго 1250-1300°С. Обладает меньшей механической прочностью и термостойкостью, чем фарфор, но имеет большую просвечиваемость и большие декоративные возможности (ниже температура политого обжига). Применяется для изготовления дорогих сервизов, скульптур и т.д.
Фарфоровые массы в отдельных случаях можно окрашивать керамическими пигментами на основе кобальта, хрома, никеля и др. в зависимости от максимальной температуры обжига. Готовые фарфоровые массы можно использовать в качестве материала для изготовления декоративных изделий с кристаллическими и матовыми глазурями, обжигая их при температуре 1100-1200Т.
Твердый фарфор (сервизный) з-да им. Ломоносова
Каолин просяновский -20%
Каолин глуховецкий -18%
Кварцевый песок -26%
Полевой шпат -18%
Глина веселовская -11%
Фарфоровый бой(политой) -4%
Фарфоровый бой(утельный) -3%
Температура обжига -1380-1400°С.
Мягкий фарфор для скульптурных изделий:
Каолин глуховецкий -22%
Кварцевый песок -22,5%
Полевой шпат -36%
Глина веселовская -16,5%
Фарфоровый бой (утельный) -3%
Температура обжига 1250-1280°С.
Английский мягкий костяной фарфор:
Каолин -20-45%
Кварц -9/2%
Полевой шпат -8-22%
Костяная мука -60-20%
Первый обжиг -1230°С.
Политой обжиг -1080-1140°С.
Французкий мягкий фриттовый фарфор:
Мел -17%
Мергель известковый -8%
Фритта -75%
Состав фритты:
Плавленная селитра -22%
Поваренная соль -7%
Аммиачные квасцы -4%
Сода -35%
Кварцевый песок -60%
Температура первого обжига -1120-1300°С.
Второй более низкий на температуру плавления глазури.
Костяной завод им. Ломоносова:
Костяная зола прокал. при -1350°С -50%
Полевой шпат-20%
Веселовская глина -10%
Каолин -20%
Первый обжиг -850°С.
Политой -1250°С.
ФАЯНСОВЫЕ ИЗДЕЛИЯ
Отличаются белым или свелоокрашенным черепком, покрытым прозрачной, глухой цветной легкоплавкой глазурью, которая делает его непроницаемым для жидкостей и газов. Декорируются фаянсовые изделия подглазурными и надглазурными красками, растворами солей цветных металлов, ангобами/ препараторами драгоценных металлов и др. Посуда может изготавливаться гладкой или рельефной, с ровным или фигурным краем.
По своим физико-химическим и гигиеническим свойствам фаянс значительно уступает полуфарфору и в особенности фарфору. Водопоглощение фаянса составляет 9-12%.
Для изготовления фаянсовых изделий используют беложгущиеся пластичные огнеупорные глины, каолин и кварцевые материалы сдобавлением полевого шпата или углекислых материалов, например мела, извести, доломита, магнезита.
Фаянсовые изделия в зависимости от состава делятся на твердый, глинистый и известковый (мягкий) фаянс.
Известково-шамотный фаянс: Масса пригодна для изготовления литьем декоративных изделий с белым черепком. Известь в составе способствует использованию глазурей разного состава, изделия могут обжигаться без деформаций в интервале 1000-1200°С с уплотнением черепка и падением водопоглощения с повышением температуры.
Состав массы (в %) :
Глина веселовская -27%
Каолин -14%
Кварцевый песок -30%
Мел -5%
Шамот -24%
Глинистые фаянсы. По характеру черепка близки к гончарным изделиям, но цвет черепка желтоватый, тонкозернистый в изломе. Для этих изделий применяют как прозрачные цветные, так и заглушенные глазури. Обжиг производится при температуре 920-960°С.
Состав массы (в %):
Глина свеложгущаяся огнеупорная -75-85%
Кремень или кварц -15-25%
Твердый фаянс. Пористость твердого фаянса 9-12%. Первый обжиг производят при 1250-1280°С/ второй (политой)- при 1100-1180°С.
использование легкоплавких глазурей расширяет возможности декорирования фаянса по сравнению с фарфором.
Состав массы (в %):
Глина веселовская -32%
Каолин -31%
Кварцевый песок -29%
Фаянсовый бой -8%.
Пояснения к таблицам соответствия керамических масс и базовых глазурей
Таблицы соответствия керамических масс и базовых глазурей – составлены по результатам исследования более 350 образцов, изготовленных из масс и глазурей в различных комбинациях.
В шапке таблицы по горизонтали информация о керамических массах – марка, название, интервал обжига, коэффициент термического расширения (КТР) – средний для температурного интервала 25-600°С. Также указано содержание оксидов марганца MnO и MnO2 в тех массах, где они находятся.
По вертикали расположена информация по базовым глазурям – марка, интервал обжига, КТР – средний для температуры 25-600°С.
Внутри таблицы – в ячейках пересечения столбцов и строк, находится информация, касающаяся сочетания соответствующих масс и глазурей – это пиктограмма, обозначение которой дано внизу таблицы, а также температуры утильного и политого обжига – Т утиль. и Т полит. Следом за температурами обжига, в скобках, дано время конечной выдержки – в часах и минутах (через точку). Ниже расположены пиктограммы, предупреждающие о возможных дефектах, которые можно устранить, подобрав соответствующий режим обжига. Для выравнивания поверхности следует воспользоваться ангобом.
Пояснения по образцам и режиму обжига
Опытные изделия были изготовлены в виде небольших чашек объемом 100-150 мл с толщиной стенок примерно 3-5 мм – из обычных масс, и 4-6 мм – из масс с шамотом. Сушка осуществлялась естественным образом, обжиг проводился в 2 этапа. Глазурь наносили методом окунания – по два вида глазури на одну чашку. Плотность глазурного шликера - 1.4 г/cм3. Обжиг производился по графику на 7-8 сегментов программирования.
Статья подготовлена сотрудником Компании: технологом-консультантом Ольгой Анатольевной Хлебородовой.
Воздушная усадка
Воздушная усадка керамических масс показывает сокращение линейных размеров изделия после сушки. Выражается в процентах от начального размера сырого изделия.
Усадка происходит в результате уменьшения толщины водных оболочек вокруг частиц глины и сближения частиц под действием сил капиллярного давления.
Усадка керамической массы зависит как от вида глин, входящих в ее состав, так и от вида и количества отощающих компонентов.
Усадка при обжиге (огневая усадка)Огневая усадка – это сокращение линейных размеров образца при обжиге на определенной температуре.
Огневая усадка происходит в результате общего воздействия всех физико-химических процессов, происходящих в керамических массах во время обжига – дегидратации минералов, переноса материала за счет диффузии, перекристаллизации и образования новых минералов, а также за счет сближения частиц под действием сил поверхностного натяжения жидкой фазы во время спекания. В некоторых случаях, огневая усадка может быть очень маленькой или даже иметь некоторую отрицательную величину ( , ). Это возможно, если во время обжига образование новых минералов или перекристаллизация прежних происходит с увеличением объема. Часто этот эффект наблюдается в керамических массах с высоким содержанием карбонатов. Низкотемпературные массы с шамотом также имеют небольшую усадку обжига.
Объемная усадка примерно в три раза больше линейной.
Воздушную и огневую усадку следует учитывать при расчете размеров изделий в процессе формования, особенно, если это изделия сложной формы
(рис.6).
Рис.6
Влагопоглощение (пористость) – отражает способность черепка, обожженного при указанной температуре, поглощать воду. Влагопоглощение определяют как отношение массы воды, поглощенной образцом при полном насыщении, к массе сухого образца, выраженное в процентах %.
Чем больше влагопоглощение, тем лучше черепок впитывает воду и тем легче его декорировать. Соответственно, чем ниже влагопоглощение, тем сложнее декорировать изделие - материалы для декорирования начинают стекать и плохо закрепляются на изделии. Возникает необходимость вводить в них специальные добавки ( , КМЦ).
Однако керамические массы с низким влагопоглощением () можно использовать для изготовления изделий санитарно-технического назначения, например, раковин. Влагопоглощение керамической массы PVG, например, после обжига при 1180°С составляет 0.1%.
Влагопоглощение керамической массы , обожженной при 1000°С, составляет 13.5%. Такое влагопоглощение хорошо подходит для нанесения многих глазурей и красок, поэтому утильный обжиг изделий, изготовленных из PF, обычно проводят при 1000°С.
Прочность при сушке и обжиге – выражается в единицах давления н/мм2 и отражает способность изделия выдерживать механические нагрузки: давление пальцев рук в процессе работы с сухими изделиями или давление щипцов и пр. при декорировании обожженного черепка.
Например, прочность при сушке у шамотных масс меньше, чем у других. Поэтому подобные массы требуют большей аккуратности при работе с сухими изделиями. Это не значит, что Ваши изделия распадутся при первом прикосновении, но данный фактор необходимо учитывать.
Прочность при обжиге характеризует прочность конечного изделия, которая обычно возрастает с увеличением температуры обжига. По этой величине также можно косвенно судить о возможном искажении формы и трещинообразовании.
Прочность при обжиге в значительной степени связана с размером зерен исходного материала. Часто изделия из высокотемпературных масс с крупным шамотом оказываются менее прочными, чем изделия из мелкодисперсных гончарных масс, обожженных при более низких температурах. С другой стороны, изделия из высокотемпературных масс с мелким шамотом являются наиболее прочными. Это свойство связано с переносом вещества и заполнением пор во время спекания, что происходит гораздо легче и быстрее в массах с мелким размером зерен.
Коэффициент термического расширения - КТР
Во время нагрева все тела незначительно увеличиваются в размерах, а при остывании уменьшаются. Коэффициент термического расширения (КТР) показывает во сколько раз увеличивается линейный размер изделия, выполненного из этого материала при нагреве на 10°С.
Как правило, КТР керамических материалов с увеличением температуры возрастает. КТР обычно дают в виде усредненной величины для некоторого участка температур дельта T.
Керамические материалы (окислы) имеют линейное расширение, определяемое величинами порядка 10-6 -10-7 °С-1. Это означает, что при нагреве на 1°С они расширяются от одной миллионной до десятимиллионной части своей первоначальной длины. Соответственно примерно на такую же величину они сокращаются в размерах при остывании. Несмотря на небольшой размер деформаций, при нагреве до высоких температур их величиной уже нельзя пренебрегать.
Соприкасаясь, различные керамические материалы ведут себя как отдельные тела, например, черепок и слой глазури. Так как эти тела жестко связаны друг с другом в зоне контакта, то в процессе расширения и сжатия в этой зоне возникают механические напряжения, которые при определенной величине могут вызвать разрушение слоя глазури (разрыв или отскок), а иногда и разрушение черепка.
Знание величины КТР позволяет подобрать необходимый материал для декорирования изделия. Для этого нужно, чтобы КТР глазури был равен или немного меньше (в пределах 10-15%) КТР керамической массы.
Подводя итоги, мы можем сказать, что вышеприведенные характеристики предназначены не для сравнения керамических масс в формате «лучше-хуже». Они призваны помочь подобрать материал, с технической точки зрения подходящий для реализации конкретной задумки.
Состав керамических масс
Чтобы правильно выбрать материал для воплощения идеи в конкретное изделие, необходимо знать, что представляет собой глина для лепки.
По сути, глина для лепки – это керамическая масса, каждая марка которой имеет свой определенный состав и характеристики. Эти параметры постоянны от партии к партии, не меняются годами и регулярно контролируются производителем.
Составляющие любой керамической массы можно разделить на пластичные и непластичные.
1. Пластичные составляющие
Глина – пластичный материал природного происхождения. Образуется из пород, богатых полевыми шпатами, путем разрушения этих пород природными процессами, а также воздействия на них - воды и углекислого газа из окружающей среды (воздушное и морское выветривание).
По способу образования, глины подразделяются на 2 вида:
1. Первичные. Образуются на месте исходных пород.
2. Вторичные. Отложения глин формируются путем переноса минеральных частиц водой и ледниками на некоторое расстояние от места залегания исходных пород.
Состав глин, а также их свойства – пластичность, цвет, огнеупорность, содержание примесей и др. зависят от месторождения.
Глины, содержащие оксиды и гидроксиды железа Fe (III) в количестве больше >5 %, имеют красную и коричневую окраску. Закись железа Fe (II) дает серые и зеленые тона. Органические примеси и углерод окрашивают глины в серый и черный цвет. Оксид марганца дает малиновые и коричневые окраски.
Пластичные материалы – это главная составляющая керамических масс, которые используются при пластичном формовании. Содержание пластичных компонентов в таких массах может достигать 80-90%.
Для того чтобы природная глина стала сырьем для приготовления керамической массы, ей необходимо пройти длительный технологический процесс – измельчение, просеивание, отмагничивание примесей и пр.
2. Непластичные составляющие
Непластичные материалы служат в качестве каркаса, что позволяет изделию лучше держать заданную форму, эти материалы облегчают сушку и уменьшают усадку. Часть непластичных материалов присутствуют в глинах изначально в виде примесей. Это кварцевый песок, карбонаты (мел, доломит), оксиды железа и магния, и пр.
Непластичные материалы в керамических массах называют отощителями . Глины, которые содержат большое количество отощающих примесей, называются тощими, малое количество – жирными.
Отощители часто вводятся в керамические массы в процессе их приготовления. Кроме природного сырья (кварциты, кварцевый песок и др.) используются также искусственно получаемые добавки. Это бой черепка, кирпича и других керамических изделий, а также шамот. Шамот – это специально обожженная тугоплавкая или огнеупорная глина. Перед использованием шамот обычно измельчают до определенной фракции. Шамот вводится в состав керамической массы в определенном количестве и определенного размера в зависимости от свойств, которыми должна обладать керамическая масса: устойчивость изделия к разным погодным условиям, возможность создавать сложные или высокие формы, проводить обжиг на высоких температурах.
Выгорающие добавки и примеси. Это природные примеси (органические и сернистые соединения), а также искусственно добавленные (целлюлоза, уголь и др.), которые выгорают в процессе обжига. Обычно эти материалы добавляются в керамические массы для придания определенных свойств – улучшения формовочных свойств, увеличения пористости, изменения состава газовой среды во время обжига.
Плавни. Это природные минеральные и синтетические компоненты, которые способствуют спеканию керамической массы. Плавни добавляются в керамические массы в определенном количестве. Избыток плавней может значительно снизить пористость изделий, а также привести к избытку стекла в обожженном черепке и снижению его прочности. В качестве плавней используются полевые шпаты, плавиковый шпат, карбонаты, фосфаты и фториды кальция.
Пигменты и другие красящие добавки в массах. Пигменты – это красящие оксиды или минералы, как природные, так и искусственно синтезированные.
Во время работы с окрашенными керамическими массами, следует учитывать свойства пигментов, которые они содержат. Это необходимо не только для выбора правильного режима обжига, но и в целях безопасного использования, если из такой массы изготавливаются изделия, впоследствии контактирующие с пищевыми продуктами. В первую очередь, это касается оксидов марганца и меди.
Керамические массы для изделий, используемых на открытом огне.
Керамическая посуда испокон веков пользовалась успехом. При этом речь идет даже не о тарелках и чашках, которые играют, в первую очередь, декоративную роль, а, скорее, о посуде для приготовления пищи. Как известно, главный плюс керамической посуды в ее долгом постепенном остывании. Подобные кастрюли, горшочки, сковородки и даже джезвы и чайники широко используются в микроволновых печах, духовых шкафах и на электрических плитах. А как обстоит дело с открытым огнем?
В большинстве случаев Вам сразу запретят использовать открытый огонь и керамику вместе, так как глиняные изделия не выдерживают резкого неоднородного нагрева, лопаясь и покрываясь трещинами. Медленный нагрев – вот основное правило использования большинства керамических изделий. Однако, существуют такие виды керамики, которые способны выдерживать термошок и, соответственно, их можно использовать даже на открытом огне.
Керамические массы для подобных изделий содержат добавки – кордиерит и шамот. Рассмотрим, для чего они нужны, и как именно они позволяют изменить свойство готового изделия:
- Кордиерит – это алюмосиликат, тройной оксид алюминия, магния и кремния (2MgO 2Al2O3 5SiO2). Это вещество отличается хорошим сопротивлением резким перепадам температуры, поэтому его используют, например, для изготовления рассекателей в газовых горелках. Керамика с добавлением кордиерита обладает маленьким коэффициентом температурного расширения. 3а счет этого не происходит резкого изменения объема уже нагретых участков в сравнении с соседними, как это бывает у остальных видов керамики (подобный перепад давления и дает, в конечном итоге, трещину). Это свойство позволяет кордиеритовой керамике выдерживать термошок от открытого огня. Однако кордиерит обладает очень узким интервалом спекания, что грозит изделиям деформацией при обжиге и невысокой прочностью готового изделия. Для решения этой проблемы добавляется следующий компонент.
- Шамот – это измельченные куски глины, обожженной до такой степени, что из них удаляется даже химически связанная вода и происходит спекание необходимой степени. Шамот применяют в виде отощающего компонента, чтобы уменьшить пластичность при сушке и усадку изделия на стадии сушки и обжига. Само по себе применение шамота уже повышает жаропрочность керамических масс. Так, например, шамотные массы применяют для техники раку как раз из–за способности выдерживать тепловой удар во время обжига. А в сочетании с кордиеритом тонкозернистый шамот позволяет создавать действительно жаропрочную посуду, которую можно использовать на открытом огне.
Керамические массы для лепки с добавлением кордиерита и шамота – это ценная находка для тех, кто интересуется гончарным делом и сам занимается изготовлением посуды, однако с ним достаточно сложно работать. Кристаллы кордиерита в составе керамической массы тонкие и острые.
А ведь фарфоровые изделия можно создавать своими руками. Да, они не будут столь же тонкими и, поначалу, более простыми, однако это будет настоящий фарфор. И в зависимости от толщины стенки и формы изделия он тоже будет звучать от легкого стука.
Долгое время секреты изготовления принадлежали только Китаю, где и был изобретен фарфор в 620-м году н.э. Однако сегодня состав фарфоровой массы широко известен и имеет множество разновидностей для достижения разных результатов. Рассмотрим основные компоненты, из которых состоит фарфоровая масса:
- Каолин. Это белая глина, впервые обнаруженная у подножия горы (gāo lĭng = высокие горы) в провинции Цзянси в Китае, откуда она и взяла свое название. Сам по себе каолин – глинистая порода, обладающая низкой пластичностью и высокой огнеупорностью. Чтобы использовать ее для изготовления фарфора, глину обогащают, удаляя примеси, и дополнительно перемалывают до получения тонкодисперсной массы. В изделии каолин является основным компонентом, придает прочность и белизну конечному продукту.
- Полевой шпат. Это силикатные минералы, обладающие низкой температурой плавления, поэтому во время обжига изделия полевой шпат сплавляет фарфоровую массу, придавая конечному результату прозрачность.
- Кварц. Это тугоплавкий минерал, который придает фарфоровому изделию прочность и прозрачность. Добавление кварца в фарфоровую массу позволяет уменьшить усадку во время обжига, а также снижает хрупкость.
Как видно, ничего особо сложного в составе фарфоровых масс нет. Отчего же европейцы так долго не могли разгадать секрета производства фарфора? Все дело оказалось в соотношении этих компонентов.
Фарфоровые массы, в зависимости от содержания каолина, бывают для твердого или мягкого фарфора. Твердый фарфор отличается прочностью, чистым белым цветом и красивым звучанием. Из такой фарфоровой массы получаются более тонкие и вычурные изделия.
Мягкий фарфор, содержащий больше полевого шпата и других стекловидных добавок, более прозрачный, цвет его более мягкий, молочный. Китайский фарфор относится к последнему варианту, для него характерны более плавные линии.
Существует еще костяной фарфор, в состав которого входит фосфат извести из пережженной кости. А счет этого он занимает нишу между твердым и мягким фарфором, являясь достаточно прочным и прозрачным одновременно.
На сегодняшний день лепка и литье фарфоровых масс широко распространено именно в качестве хобби. Из подходящего материала своими руками можно создать посуду, фарфоровых кукол и даже цветы. А огромные возможности для декорирования фарфоровых изделий помогут создать действительно неповторимые вещи.
керамический глина сушка обжиг
Керамические массы -- это смесь исходных сырьевых материалов, приготовленная по рецептуре, заданной для каждого вида изделий. Она является основой керамического черепка, который, собственно, формует изделие. Для приготовления керамических масс измельченное сырье вначале дозируется по весу, а затем тщательно перемешивается. Способы приготовления масс могут быть различны, в зависимости от вида производимого изделия и метода его формования. Масса может быть приготовлена в виде пластичного «теста» или жидкого шликера.
Подготовленные материалы загружают в пропеллерные мешалки, которые представляют собой бетонный бассейн с вращающимся вертикальным винтообразным валом и перемешивают. Шликер (жидкую массу) пропускают через систему сит и электромагнит, создающий магнитное поле внутри вращающегося цилиндра, что предотвращает появление дефекта мушки. Очищенный шликер поступает в фильтрпрессы, где доводят влажность до 23--25% и прессуют массу в коржи (более совершенны непрерывные вакуумные фильтры). Коржи обрабатывают на вакуумных мялках до полной однородности по плотности и влажности; здесь же происходит удаление пузырьков воздуха, что дает полную укладку зерен и возможность проводить спекание в более короткие сроки или при пониженной температуре. Неоднородная структура массы может служить причиной деформации и трещин на изделиях при сушке и обжиге.
До и после проминки масса вылеживается в темных, теплых и влажных помещениях 12-15 дней. При этом, происходит окисление органических веществ с выделением газов, разрыхляющих массу, гидролиз полевого шпата и образование кремниевой кислоты. Повышается пластичность массы, так как окисление способствует развитию бактерий, улучшающих ее свойства. Подготовленную массу направляют в цех формования.
Для предупреждения неравномерной усадки изделий массу перед формованием облучают ультразвуком, что вызывает ее разжижение и разрушение структуры. Такая масса легко изменяет форму под давлением; после формования структура восстанавливается.
Для изготовления изделий методом литья приготовляют шликер с влажностью 31-33%. В его состав вводят больше каолина, чем в состав массы для пластического формования, добавляют электролиты (соду и жидкое стекло), способствующие устойчивости суспензии. В последнее время применяют органический понизитель вязкости, который устраняет нежелательные явления при сушке -- растрескивание, пористость. Шликер приготовляют в мешалках размешиванием готовой массы с водой и электролитами. Для удаления пузырей производится вакуумирование (отсасывается воздух).
Рецептура масс разнообразна, зависит от вида сырья, назначения, условий производства.
Формование изделий
Керамические изделия формуют методом пластического формования из пластичной массы или методом литья (жидким шликером) в гипсовых формах. Пластичное формование предполагает как ручное изготовление изделий (лепка, отминка по формам, вытягивание на гончарном круге), так и механическое (на современных станках). Изделия сложной конфигурации и тонкостенные изготавливают литьем в гипсовых формах, что выполняется и вручную, и на механизированных установках.
Сушка
Отформованные изделия обыкновенно имеют влажность 20 -- 28%. Перед обжигом полуфабрикат необходимо высушить до содержания в нем влаги не более 2 -- 5%, для того чтобы придать изделию необходимую механическую прочность, а также во избежание деформации и растрескивания при обжиге.
Обжиг
В процессе обжига формируется структура черепка, определяющая технические свойства изделия (пористость, механическую прочность, термоустойчивость и др.). В производстве художественных керамических изделий используют двукратный и -- реже -- однократный обжиг. При однократном обжиге изделие после сушки сразу глазуруют и затем обжигают. Такой способ обработки можно применить для толстостенных изделий. При двукратном обжиге полуфабрикат после сушки подвергают вначале первому (утильному) обжигу, при котором изделие приобретает механическую прочность, затем его глазуруют и обжигают второй раз (политой обжиг). При некоторых способах декорирования керамики для закрепления красок и позолоты изделия подвергают третьему обжигу (муфельному) при температуре 600 -- 800°С.
Структура черепка
В зависимости от степени спекания черепка керамические изделия делятся по структурному признаку. Степень спекания черепка, в свою очередь, зависит от состава исходного сырья и режима обжига изделия.
Степень спекания пористых изделии характеризуется водопоглощением более 5%. Фактура черепка -- от грубозернистой до тонкой; излом матовый, поглощающий влагу при легком смачивании. К классу пористых изделий относятся такие их виды, как гончарный товар, терракота, майолика, фаянс.
Степень спекания изделий со спекшимся черепком характеризуется водопоглощением менее 5%. Фактура черепка остеклованная; излом сахаристый или раковистый, практически не поглощающий влагу. К классу изделий со спекшимся черепком относятся такие их виды, как изделия из каменной массы и фарфор.
Тема 17 ч.2.: Керамические массы и ситаллы. Технологическая карта практического занятия
|
Этапы практического занятия |
Время в мин. |
Оснащение |
Место проведения |
|
|
Организация занятия и подготовка рабочих мест |
Наглядные пособия, стенды, фантомы, таблицы. |
Учебная комната |
||
|
Разбор учебных вопросов домашнего задания |
Материалы и наглядные пособия. Стенд: «Керамические массы, используемые в ортопедической стоматологии» |
Зуботехническая лаборатория кафедры |
||
|
Демонстрация практических навыков к самостоятельной работе студентов |
Материалы и наглядные пособия. Стенд: «Керамические материалы отечественного и зарубежного производства». |
Учебная комната |
||
|
Самостоятельная работа студентов при консультативной помощи преподавателя |
Тестовые задания для контроля усвоения темы |
Учебная комната |
||
|
Проведение итога занятия и домашнее задание |
Учебная комната |
|||
Актуальность темы. Студент должен понимать, что от правильно выбранной керамической массы зависит полноценное восстановление нормальной эстетики и функции при лечении ортопедических больных.
ОБЩАЯ ЦЕЛЬ ЗАНЯТИЯ
Ознакомиться с физико-механическими свойствами керамических масс и уметь подобрать их цвет соответственно естественным зубам. Знать виды керамических масс, используемых в ортопедической стоматологии.
ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ ОБЩЕЙ ЦЕЛИ СТУДЕНТ ДОЛЖЕН УМЕТЬ
|
Конкретные цели |
Цели начального уровня знаний |
|
1. Знать и уметь объяснить понятие «Облицовочные материалы». |
1. Уметь перечислить представителей основных облицовочных материалов. |
|
2. Знать классификацию керамических масс, используемых для облицовки кметаллических каркасов. |
2. Уметь перечислить представителей керамических масс. |
|
3. Знать основные физико-механические свойства металлокерамических масс. |
3. Уметь указать основных компоненты металлокерамических масс, влияющих на их физико-механические свойства. |
|
4. Назвать цель облицовочных лабораторных манипуляций. |
4. Уметь перечислить оборудование и инструменты используемое в процессе нанесения керамической массы. |
|
5. Указать цель и последовательность этапов нанесения керамичской массы и условия, необходимые для её структурирования. |
5. Уметь подобрать цвет керамической массы соответственно естественным зубам. |
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ, НА ОСНОВЕ КОТОРЫХ ВОЗМОЖНО ВЫПОЛНЕНИЕ ЦЕЛЕВЫХ ВИДОВ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ
Классификация фарфоровых масс, характеристика, свойства.
Фарфоровые массы для металлокерамики, характеристика.
Фарфоровая масса МК, характеристика.
Ситаллы, характеристика.
5. Классификация керамических масс для фарфора и металлокерамических протезов, их характеристика, свойства.
6. Требования, предъявляемые к керамическим массам.
УЧЕБНАЯ ИНФОРМАЦИЯ, НЕОБХОДИМАЯ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ДАННОЙ ТЕМЫ
1. Копейкин В.Н. Демнер М.М. Зубопротезная техника, М., Медицина, 1985,
2. Гаврилов Е.И., Щербаков А.С. Ортопедическая стоматология, 1984.
3. Гернер М.И., Нападов М.А. Материаловедение в стоматологии, М., Медицина, 1964.
4. Аболмасов Н.Г., Аболмасов Н.Н., Бычков В.А., Аль–Хаким А. Ортопедическая стоматология. Смоленск, 2000, с. 116–124, 124–130, 139–146.
ОРГАНИЗАЦИОННАЯ СТРУКТУРА ПРАКТИЧЕСКОГО ЗАНЯТИЯ (кратки методические указания к работе на практическом занятии)
В начале-занятия преподаватель проводит перекличку студентов и назначает дежурного, называет тему и цель занятия, выясняет непонятные вопросы, которые возникли у студентов при самоподготовке. Затем проводит разбор учебных вопросов по теме, по заданию УИРС, и методикам отработки практических навыков в соответствии с методической разработкой, путем активного опроса всех студентов группы. Преподаватель ориентируется на объем знаний, который студенты приобрели при самостоятельном изучении соответствующего материала в учебниках, лекциях и методических указаниях для студентов, а также при выполнении задания УИРС в альбомах-тетрадях самоподготовки. Кроме того, преподаватель, на свой выбор, может производить проверку домашнего задания в устной форме или письменной, а так же в смешанной - устно-письменной форме. При этом преподаватель использует кроме учебных вопросов текущего занятия проблемно-ситуационные задачи и вопросы тест-контроля.
После проверки подготовки студентов к учебному занятию, преподаватель самостоятельно или с помощью зубного техника демонстрирует выполнение практических заданий на лабораторных этапах изготовления зубных протезов по теме занятия.
При этом преподаватель ориентируется на количество практических навыков предусмотренных для отработки студентами по данной теме, а также уровень их усвоения. Таким образом, в этом разделе занятия конкретизируются следующие вопросы: что студент должен уметь? Что знать? Что должен понимать?
Студент должен знать о фарфоровых массах, применяемых в ортопедической стоматологии. Студент должен уметь с помощью расцветки «Vita» подобрать нужный цвет естественных зубов. Студент должен понимать, что от правильно выбранной керамической массы зависит полноценное восстановление норм эстетики и функции при лечении ортопедический больных.
Практическое занятие студенты отрабатывают на фантомных больных под руководством преподавателя. С помощью расцветки уметь подобрать нужный цвет керамической массы под цвет естественных зубов. Техник демонстрирует виды керамических масс, используемых при изготовлении металлокерамических протезов.
В процессе работы преподаватель консультирует и оценивает самостоятельную работу каждого студента группы и разъясняет причины допущенных ошибок и исправление неточностей при выполнении практического задания.
В конце занятия преподаватель выставляет зачет за УИРС, оценку за устный или письменный ответ, за самостоятельную практическую работу, подписывает протоколы лабораторного занятия, а также объявляет тему следующего занятия и вопросы для повторения.
Фарфор и металлокерамика. Общие сведения. Одним из основных требований, предъявляемых к несъемным зубным протезам (коронки, мостовидные протезы) является эластичность. Для достижения данной цели используют пластмассовые или керамические материалы (фарфор). Применение фарфора в стоматологии насчитывает более чем двухсотлетнюю историю. Однако первыми были единичные попытки изготовления съемных протезов из фарфора при полном отсутствии зубов, затем отдельных зубов, коронок. Несовершенство составов фарфоровых масс и технологии изготовления протезов долгое время не позволяло широко применять их в практике. В 30–х годах для создания несъемных протезов, кроме металла, были предложены акриловые пластические массы. Простота изготовления протезов из пластмассы и их удовлетворительный первоначальный внешний вид вселяли надежду на то, что найден универсальный дешевый материал. Однако клинические наблюдения показали, что пластмасса не обеспечивает длительный функциональный и эстетический эффект. Изготовленные из пластмассы коронки и мостовидные протезы с пластмассовой облицовкой относительно быстро меняют цвет, а пластмасса стирается. В связи с этим более активно стали проводиться исследования, направленные на совершенствование фарфоровых масс и технологию изготовления из них несъемных протезов.
Современный стоматологический фарфор является результатом совершенствования твердого, то есть бытового декоративного фарфора. По химическому составу стоматологические фарфоровые массы стоят между твердым фарфором и обычным стеклом.
Классификация фарфоровых масс. Современный стоматологический фарфор по температуре обжига классифицируется на тугоплавкий (1300– 1370°С), среднеплавкий (870–1065°С). Тугоплавкий фарфор состоит из 81% полевого шпата, 15% кварца, 4% каолина. Среднеплавкий фарфор содержит 61% полевого шпата, 29% кварца, 10% различных плавней. В состав низкоплавкого фарфора входит 60% полевого шпата, 12% кварца, 28% плавней. Тугоплавкий фарфор обычно используется для изготовления искусственных зубов фабричным путем для съемного протеза. Среднеплавкие и низкоплавкие фарфоры применяются для изготовления коронок, вкладок и мостовидных протезов. Использование низкоплавких и среднеплавких фарфоров позволило применять обжитые печи с нихромовыми и другими нагревателями. Обжиг проводят согласно режиму, рекомендуемому заводом–изготовителем фарфорового материала. Для уменьшения или устранения газовых пор предложено четыре способа: 1) обжиг фарфора в вакууме. При этом способе воздух удаляется раньше, чем он успеет задержаться в расплавленной массе; 2) обжиг фарфора в диффузионном газе (водород, гелий). Обычную атмосферу печи заполняют способным к диффузий газом. Во время обжига воздух выходит из промежутков и щелей фарфора. Этот метод оказался непригодным на практике; 3) обжиг фарфора под давлением 10 атмосфер. Если расплавленный фарфор охлаждать под давлением, то воздушные пузырьки могут уменьшаться в объеме и их светопреломляющее воздействие значительно ослабевает. Давление поддерживают до полного охлаждения фарфора. Этот способ еще применяют на некоторых заводах для производства искусственных зубов. Недостаток метода заключается в невозможности повторного разогрева и глазурования под атмосферным давлением, так как пузырьки газа восстанавливаются при этом до первоначальных размеров; 4) для повышения прозрачности фарфора при атмосферном обжиге используется крупнозернистый материал. При обжиге такого фарфора образуются более крупные поры, но количество их значительно меньше, чем у мелкозернистых материалов.
Из предложенных выше четырех способов наибольшее распространение получил вакуумный обжиг, который применяется в настоящее время, как для изготовления протезов в зуботехнических лабораториях, так и на заводах для производства искусственных зубов. Фарфор, обжигаемый в вакууме, имеет количество пор в 60 раз меньше, чем фарфор при атмосферном обжиге. Вакуумный обжиг дает возможность придать стоматологическому фарфору желаемую прозрачность и окраску. Специфическое окрашивание материала можно регулировать добавлением замутнителей и красящих веществ. Если в качестве замутнителей использовать кристаллы окиси алюминия или циркония, можно дополнительно увеличить прочность материала.
Объемные изменения при обжиге . При обжиге фарфора имеет место значительная усадка фарфоровых масс (20–40%). Основная причина объемной усадки заключается в недостаточном уплотнении частичек керамической массы, между которыми остаются полости. Другими причинами объемных сокращений является потеря жидкости, необходимой для приготовления фарфоровой кашицы, и выгорание органических добавок (декстрин, сахар, крахмал, анилиновые красители).
Практическое значение имеет направление объемной усадки. Наибольшая усадка фарфора идет в сторону большого тепла, в направлении силы тяжести и в направлении большей массы. В первом и втором случае усадка незначительна, так как в современных печах гарантировано равномерное распределение тепла, а сила тяжести невелика, поскольку применяются небольшие количества фарфора. Усадка в направлении больших масс значительно выше. Масса в расплаве ввиду поверхностного натяжения и связи между частицами стремится принять форму капли. При этом она подтягивается от периферических участков к центральной части коронки к большей массе фарфора. При изготовлении фарфоровой коронки керамическая масса, сокращаясь, движется от шейки зуба в сторону центра коронки, приподнимая при этом платиновую матрицу, вследствие этого, может появиться щель между коронкой и уступом модели препарированного зуба.
Прочность фарфора. Основным показателем прочности фарфора является прочность при растяжении, сжатии и изгибе. Стоматологический фарфор имеет высокую прочность при сжатии (4600– 8000 кг/см 2). Такие нагрузки в полости рта не достигаются. Однако прочность стоматологического фарфора при изгибе относительно невелика (447–625 кг/см 2).
Основной характеристикой прочности стоматологического фарфора принято считать величину прочности при изгибе. Прочность какого–либо определенного фарфора зависит не только от его состава и технологии производства, но и в значительной степени от способа обращения с ним. Так, большое влияние на прочность оказывает метод конденсации частичек фарфора. Существует четыре метода конденсации: рифленым инструментом, электрохимической вибрацией, конденсация кистью, метод гравитации (без конденсации). Большинство исследователей считают, что наилучшего уплотнения фарфоровой массы можно достигнуть рифленым инструментом с последующим применением давления фильтровальной бумагой при отсасывании жидкости. Наряду с оптимальным уплотнением материала, имеет большое значение хорошее просушивание керамической массы перед обжигом, а также последующее проведение обжига. Обычно стоматологическое изделие проходит обжиг 3–4 раза. Большое количество обжигов уменьшает прочность материала ввиду его остекловывания. Каждый из видов фарфора имеет оптимальную температуру обжига. Отклонение от этой температуры в сторону понижения или повышения приводит к уменьшению прочности фарфора. В первом случае происходит неполное сплавление материала, т.е. образуется недостаточное количество стеклофазы, во втором – чрезмерное увеличение стеклофазы за счет кристаллической стадии. При достижении температуры обжига изделие должно быть выдержано под вакуумом 1–2 мин. Продление времени обжига дает заметное снижение прочности. Обжиг фарфора должен быть окончен глазурованием. Исследования фарфора показали, что глазурованная поверхность придает большую прочность изделию. Обожженные вакуумным способом коронки хорошо шлифуются и полируются. В то же время рекомендуется избегать сошлифовки глазурованной поверхности, так как при этом прочность падает. В отдельных случаях глазурованную поверхность все же сошлифовывают для уменьшения стираемости зубов–антагонистов. В отношении влияния пор на прочность обжигаемого изделия мнения исследователей не совпадают. Большинство из них указывает, что обжиг в вакууме снижает пористость и повышает прочность фарфора.
Прочность фарфора зависит также от способа применения вакуума на различных этапах обжига. Начало обжига должно совпадать с началом разряжения атмосферы печи. При достижении температуры обжига вакуум должен быть полным. Время обжига в вакууме при достижении необходимой температуры не должно превышать 2 мин.
Металлокерамика. Хотя высокая прочность алюмоксидных фарфоровых масс позволяет изготавливать цельнокерамические протезы, большинство практиков предпочитают им металлокерамические мостовидные протезы. Под металлокерамикой понимают технику получения цельнолитых металлических каркасов, облицованных фарфором. Введение металлокерамики – несомненный шаг вперед в стоматологии так как стало возможным использовать все достоинства таких материалов, как металл и фарфор в единой конструкции. Для изготовления металлокерамических протезов выпускаются специальные сплавы и фарфоровые массы.
Фарфоровые массы для металлокерамики. Изготовление металлокерамической конструкции зубного протеза – сложный многоэтапный процесс. Качество металлических протезов во многом определяется свойствами применяемых материалов. Керамическая масса должна отвечать целому ряду требований, которые условно разделяют на четыре группы: физические, биологические, технологические и эстетические. К физическим характеристикам относятся прочность при сдвиге, сжатии и изгибе; к биологическим –нетоксичность, отсутствие аллергирующих компонентов; к технологическим – отсутствие включений, коэффициент литейного термического расширения должен соответствовать таковому на металлической основе; к эстетическим – прозрачность, цветоустойчивость, люминесценция.
В настоящее время в различных странах мира (Германии, США, России, Японии, Англии) запатентовано огромное количество составов керамических масс для покрытия металлических каркасов зубных протезов из благородных и неблагородных сплавов.
Родоначальницей отечественных стоматологических керамических масс, используемых для целей металлокерамики, считают массу МК.
Температура обжига распространенных фарфоровых масс для металлокерамики находится в пределах 929–980°С. Она достаточно отстает от точки плавления применяемых сплавов (1100–1300°С). Фарфоровое покрытие выполняется многослойным и состоит из непрозрачной грунтовой массы (толщиной 0,2–0,3 мм), маскирующей металлический каркас полупрозрачного дентинного слоя (толщиной 0,65–0,8 мм) и прозрачного слоя, имитирующего режущий край зуба. Технология обжига фарфоровой массы для металлокерамики аналогична технологии получения коронок. Грунтовой слой имеет большое значение для обеспечения прочной связи фарфора с поверхностью сплава. Для повышения прочности сцепления и замутнения в грунтовую массу вводят ряд добавок.
Важную роль в получении качественного металлокерамического протеза играет создание пограничного слоя между металлическим каркасом и фарфоровой массой.
Общепринято, что в механизме соединения керамики и металлического каркаса основную роль играют три фактора: 1) химический – за счет связующих окислов, образующих прочный переходный слой между керамикой и металлом; 2) механический – за счет механических сил (физико–механическая теория сцепления); 3) термический – за счет разницы коэффициента линейного термического расширения металла и керамики.
Диффузия элементов от фарфора к сплаву и от сплава к фарфору является фактором образования постоянной электронной структуры на поверхности раздела неблагородного металла и керамики. Однако на поверхности раздела благородного сплава и керамики такой структуры не существует. Для улучшения сцепления фарфора с золотом, применяют специальные дополнительные связывающие агенты, которые наносят на поверхность металла перед нанесением фарфора. Хорошо известна роль окисной пленки, обуславливающей химическую связь между металлом и фарфором, однако для некоторых никелево–хромовых сплавов наличие окисной пленки может иметь отрицательное значение, поскольку при высокой температуре обжига окислы никеля и хрома растворяются в фарфоре. Для того, чтобы образовалась прочная связь между металлом и фарфором, на поверхности их раздела необходимо прочное химическое соединение металла и окисной пленки. В последнее время находит распространение мнение о том, что прочность сцепления фарфора с поверхностью неблагородных сплавов достигается, в основном, за счет механических факторов.
Петербургский завод медицинских полимеров («Медполимер») выпускает ряд фарфоровых масс для ортопедической стоматологии.
Масса фарфоровая МК. Предназначена для облицовки цельнолитых металлических каркасов на основе неблагородных сплавов при изготовлении металлокерамических протезов. Температура обжига грунтового слоя составляет 1080°С, дентинного и прозрачного слоев – 920–940°С. Металлокерамические протезы из массы МК удовлетворяют современным эстетическим требованиям. Эта масса выпускается петербургским заводом «Медполимер». Разработана отечественная керамическая масса «Синадент–КХС», имеющая хорошие прочностные характеристики, коэффициент линейного термического расширения, близкого к кобальтохромовому сплаву.
Для обеспечения прочности и надежности соединения металла (сплава) с фарфором необходимо произвести подготовку металлической поверхности или базиса. Наиболее распространенными являются механические способы. К механическим способам относится обработка поверхности в специальном пескоструйном аппарате. При этом частицы абразива эффективно удаляют загрязнения, и поверхность приобретает шероховатость. Следует помнить, что тонкостенные изделия в конструкции могут деформироваться под воздействием ударов частиц абразива.
Наиболее широко из современных керамических масс, применяемых для металлокерамических протезов, на рынке России представлены немецкие «Вита», «Витадур Альфа», «Виводент», «Карат», «Биодент», «Мультиколор», «Винтадон Опал», «Омега», «Тибонд», «Ин–Керам», «Витахром Дельта»; «ИПС–Классик».
Ситаллы. Представляют собой стеклокристаллические материалы, состоящие из одной или нескольких кристаллических фаз, равномерно распределенных. Их характеризует высокая прочность, твердость, химическая и термическая стойкость, низкий температурный коэффициент расширения, индифферентность.
Известны «Сикор» (ситалл для коронок), «Симет» (для ситаллометаллических протезов), литьевой ситалл. Все они разработаны в нашей стране.
Ситаллы применяются для изготовления искусственных коронок и мостовидных протезов небольшой протяженности, для замещения дефектов переднего отдела зубного ряда. Их недостатком является одноцветности массы и возможность коррекции цвета только нанесением на поверхность протеза эмалевого красителя. Однако, продолжающиеся попытки заменить металлический каркас металлокерамических протезов ситалловым позволяют надеяться на его перспективность.
Ситаллы в чистом виде и с добавлением гидроксилапатита (так называемые биоситаллы) применяются в качестве имплантатов как опор для зубных протезов так и при альвеолопластике.
ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ И САМОКОРРЕКЦИИ
НАЧАЛЬНОГО УРОВНЯ ЗНАНИЙ
1.Каким методом получают керамические коронки
3)компъютерной фрезеровки
4)штампования
1)цементы
2)основные*
3)абразивные
4)моделировочные
5)формовочные
3. Какими материаллами можно облицовывать цельнолитые металлические коронки и мостовидные протезы
1) цементом
2) керамикой*
3) изоколом
4) оксидом кремния
5) тетраборатом калия.
4. Из какого материалла делают огнеупорную модель
2)супергипс
5)силамин*
5. Температура плавления тугоплавкого фарфора (градусов Цельсия)
6. Усадка фарфоровой массы при обжиге достигает:
7. Наиболее распостраненный метод обжига фарфора
1)в вакууме*
2)в дифузном газе (водород,гелий)
3)под давлением
4)с использованием крупнозернистого материалла
5)при атмосферном давлении
8. Какие преимущества имеют фарфоровые коронки сравнительно с другими видами протезов
1)высокие эстетические сввойства*
2)индиферантность к тканям полости рта
3)дороговизна
4)высокие функциональные свойства
5) расположение на заданном уровне с плотным охватом шейки зуба
9. Когда впервые использован форфор для зубных протезов
2)вXVIIвеке
3)вXVIIIвеке*
10. Какой уступ нужно формировать в пришеечной зоне при изготовлении фарфоровой коронки
1)символ уступа
2)под углом 90 градусов*
3)под углом 130 градусов
4)не нужно уступа
5)желобообразный
В случае, если студент оказался не готов к решению одного или нескольких заданий, он должен поповнить свой начальный уровень знаний из соответствующих источников информации. После проверки начального уровня знаний можно приступить к углублённому изучению данной темы.
ЗАДАНИЯ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УРОВНЯ УСВОЕНИЯ ИЗУЧАЕМОЙ ТЕМЫ
1. Дайте определение понятию флюоресценция:
2. Дайте определение понятию опалесценция:
1) Это один из видов люминисценции- явление свечения некоторых веществ при попадании на них световых лучей
2) Это явление рассеивания света непрозрачной средой*
3) Это явление проникновения света через прозрачную часть искусственного или естественного зуба
4) Это явление, связанное с усадкой керамической массы при её обжиге
5) Это свечение тел обработанных фосфором
3. Дайте определение понятию транспарентность:
1) Это один из видов люминисценции- явление свечения некоторых веществ при попадании на них световых лучей
2) Это явление рассеивания света непрозрачной средой
3) Это явление проникновения света через прозрачную часть искусственного или естественного зуба*
4) Это явление, связанное с усадкой керамической массы при её обжиге
5) Это свечение тел обработанных фосфором
4. Какие свойства придаёт керамической массе каолин:
3)Повышает прозрачность массы
4) Понижает усадку
5) Повышает прочность
5. Какие свойства керамическо массе придаёт полевой шпат:
1)Понижает температуру плавления
2) Повышает температуру плавления
3)Повышает прозрачность массы*
4) Понижает усадку
5) Повышает прочность
6. Какие свойства керамическо массе придаёт кварц:
1)Понижает температуру плавления
2) Повышает температуру плавления
3)Повышает прозрачность массы
4) Понижает усадку
5) Повышает прочность*
7. Каолин, который входит в состав фарфоровых масс- это:
1) Белая глина*
4) Силиофосфат
5) Бнзоат натрия.
8.Полевой шпат, который входит в состав фарфоровых масс- это:
1) Белая глина
2) Безводны калиевые, натриевые или кальциевые алюмосиликаты*
3) Ангидрид кремниевой кислоты
4) Силиофосфат
5) Бнзоат натрия.
9. Кварц, который входит в состав фарфоровых масс- это:
1) Белая глина
2) Безводны калиевые, натриевые или кальциевые алюмосиликаты
3) Ангидрид кремниевой кислоты*
4) Силиофосфат
5) Бнзоат натрия.
10. Химическое соединение керамики и металлического каркаса достигается за счёт:
1) Формирования оксидного слоя на металле путём обжига каркаса в срее насыщенной кислородом*
2) За счёт проникновения керамики в неровности, возникающие при его обаботке абразивными инструментами и пескоструйке
3) За счёт точности изготовления каркаса и несколько более высоком коэффициенте тепловго расширения металла чем керамики
4) За счёт притяжения заряженных молекул
2.
3.
В детстве каждый из нас лепил из пластилина. С ним легко работать и из него получаются очень красивые вещи. Правда в жару наша работа разрушается на глазах - пластилин начинает плавиться. Кто - то пробовал лепить из глины, но её сложно готовить к работе. Когда изделие готово - его нужно обжигать в специальной печи при достаточно высокой температуре. Обе эти проблемы решает новый полимерный материал - керамическая масса или керапласт.
Керамическая масса выпускается двух цветов - белая и терракотовая. Она очень приятна в работе, изделия достаточно долговечны, высыхают в течение нескольких часов. Из керамической массы можно изготовить как панно, так и объёмную скульптуру. Работа с керапластом имеет некоторые особенности, но готовый результат оправдывает все усилия.
Керапласт продаётся в герметичных упаковках различного веса. Открытую упаковку желательно выработать сразу. Иначе керамическая масса засохнет и станет непригодной к работе. Если же вы не можете использовать всю массу сразу, то её нужно увлажнить и постараться тщательно упаковать, чтобы не допустить её высыхания.
Перед началом работы керамическую массу необходимо подготовить: немного увлажнить и хорошо размять. Воды нужно добавлять немножко, иначе масса будет расползаться, и слепить из неё ничего не получится. Разминать нужно очень тщательно, в противном случае изделие начнёт трескаться ещё в ходе работы.
Формировать изделия лучше на фольге для запекания. При высыхании на ней наша работа не будет деформироваться. После высыхания готовая работа легко отделяется от фольги.
Для выполнения объёмных работ желательно использовать проволочный каркас. Это придаст изделию дополнительную прочность и даст возможность выполнить очень тонкие элементы.
Если мы выполняем достаточно крупные работы, то в качестве каркаса можно использовать любые подручные материалы. Например, очень интересные скульптурки получаются при использовании маленьких бутылочек в виде женской фигуры. Стоит долепить голову и руки, красивое платье и мы получаем маленькую принцессу.
После того, как мы вылепили и высушили наше изделие, можно доработать его при помощи канцелярского ножа или различных резцов. Вышлифовать поверхность можно при помощи мелкозернистой наждачной бумаги.
Готовую работу можно расписать акриловыми или гуашевыми красками, покрыть лаком. При работе с гуашью лучше добавлять в неё клей ПВА.
Прекрасно выглядят изделия природного белого и терракотового цвета. При их изготовлении можно добиваться интересных эффектов совмещая белую и терракотовую керамическую массу. К примеру, можно сделать маленький подсвечник из белых и красных яблок или из белых цветов и терракотовых листьев - всё зависит от вашей задумки и фантазии.
Из керапласта можно делать очень много чудесных вещей, но нужно помнить, что он не должен соприкасаться с пищей и в изделия из него нельзя наливать воду.
Вдохновения вам и хороших работ.
Лена Алейникова
Использованы фотографии работ замечательной художницы Наталии Курий.
