Утворені при затвердінні кристали мають сферолітную игольчатую форму (Рис. 3.1.1), що нагадує форму сніжинок. У міру зростання вони роблять один на одного тиск, намагаючись відштовхнутися одне від одного. Результатом такої дії є збільшення розмірів при затвердінні гіпсу. Однак насправді матеріал стискається, в тому сенсі, що його молярний об'єм зменшується на 7,1% об. як показано в Таблиці 3.1.1. При цьому між кристалами утворюються великі порожнечі, що призводить до значної пористості матеріалу. Саме з цим пов'язане спостережуване збільшення розмірів або розширення гіпсу на 0,6% об'ємних.
Мал. 3.1.1. Схематичне уявлення сферолітной структури дигидрата сульфату кальцію
Ця здатність розширюватися при затвердінні - дуже важлива властивість гіпсу, яке дозволяє застосовувати його в багатьох областях ортопедичної стоматології. Зокрема, моделі та зуботехнічні штампики краще виготовляти більшого розміру, ніж їхні справжні анатомічні. В цьому випадку коронки, мостоподібні та інші протези не будуть надто тісними при постановці їх в порожнині рота. Розширення виявляється корисною властивістю формувальних матеріалів, так як воно допомагає компенсувати усадку металевої виливки при її охолодженні. Хоча і бажано, щоб моделі, виготовлені зі звичайного медичного або високо міцного гіпсів, були кілька великих розмірів, неконтрольоване розширення цих матеріалів може виявитися зайвим.
Існують різні добавки для гіпсу, які застосовують для досягнення певного рівня розширення матеріалу, яке змінюється для звичайного гіпсу в діапазоні 0,2-0,3% об'ємних, а для гіпсових моделей і штампиков - 0,05-0,10% об'ємних.
Присутність хлориду натрію забезпечує додатковий простір для освіти і зростання кристалів. Більш висока щільність кристалів обмежує їх зростання, тим самим знижуючи їх здатність відштовхуватися один від одного. Це виражається в зменшенні розширення матеріалу. Збільшення числа центрів кристалізації дигидрата сульфату кальцію призводить до прискорення затвердіння матеріалу. Швидкість розчинення полугидрата також зростає, що в свою чергу прискорює швидкість реакції затвердіння.
При високій концентрації (> 20%) хлорид натрію осідає на поверхні кристала і запобігає його подальше зростання. Це скоріше знижує швидкість реакції, чим збільшує її.
Сульфат калію (K2S04) реагує з водою і напівгідрату з утворенням «сінгеніта» (K2 (CaS04) 2 • Н20). Це з'єднання кристалізується дуже швидко і сприяє зростанню більшої кількості кристалів. В результаті сумарна розширення зменшується і прискорюється реакція затвердіння. При використанні для замішування 2% розчину сульфату калію, час затвердіння зменшиться приблизно з 10 до 4 хвилин.
Лимоннокислий калій (цитрат калію)
Цитрат калію діє як інгібітор, і його іноді додають у вигляді доповнення до бурі.
Таким чином, ретельно регулюючи кількість вищевказаних добавок, можна отримувати гіпсові матеріали з необхідним ступенем розширення, точним робочим часом і часом затвердіння, які відповідають різним видам призначення. Показники розширення при затвердінні для гіпсів наведені в Таблиці 3.1.2.
Низьке розширення при затвердінні високоміцного і супергіпса робить ці матеріали ідеальними для штампиков і моделей при виготовленні протезів як з металу, так і з кераміки.
Дигідрат сульфату кальцію
Додавання невеликої кількості дигидрата сульфату кальцію дає додаткові центри кристалізації і діє як прискорювач; ця речовина буде скорочувати і робочий час і час затвердіння.
Додавання бури (Na2B4Oy-10H2O) уповільнює процес затвердіння, прискорення якого було викликано введенням вищевказаних добавок. Вона є інгібітором процесу затвердіння. Додавання бури веде до утворення тетрабората кальцію, який осідає на кристалах дигидрата і запобігає їх подальше зростання.
Розширення при затвердінні матеріалу можна істотно збільшити шляхом занурення його у воду в процесі затвердіння. При затвердінні на повітрі поверхневий натяг незв'язаної води прагне зблизити кристали, а це обмежує їх зростання. Однак, коли кристали занурюються в воду, вони можуть рости більш вільно, приводячи в результаті до більшою мірою розширення. Цей процес називається гігроскопічним розширенням, його іноді застосовують для обробки вогнетривких формувальних матеріалів на гіпсовому поєднанні при литті сплавів, що володіють високим коефіцієнтом термічного розширення або високою усадкою при твердінні.
Основи стоматологічного матеріалознавства
Річард ван нурт