Метод литьевого прессования пластмасс

Литьевое прессование - это введение формуемого материала в заранее закрытую форму через литьевой канал.

Метод литьевого прессования базисных пластмасс не нов. Целесообразность его применения в практике ортопедической стоматологии обсуждалась еще в прошлом столетии и была подтверждена экспериментально. В России В.Н. Копейкиным в 1961 г. был предложен шприц-пресс, хотя и не лишенный недостатков, но позволяющий формовать группу протезов. Аппараты непрерывно усовершенствовались с учетом пожеланий стоматологов т.к. в процессе эксплуатации обнаруживались недостатки распространенного классического метода формования - компрессионного прессования.

Недостатки компрессионного метода:

1. Повышение высоты нижнего отдела лица за счет неплотного соединения половинок кюветы и наличие грата. В связи с тем, что толщина базиса увеличивается произвольно, и на эту величину утолщения происходит вертикальное перемещение искусственных зубов относительно протетической плоскости, врачу необходимо проводить значительную коррекцию протеза, что является грубым нарушением технологии. Это является принципиальным недостатком метода.

2. С повышением давления во время прессования передержанного «теста» базисной пластмассы неизбежна деформация гипсовой формы. Прямой метод гипсования способствует нарушению контуров мелких частей протеза, а обратный - увеличению объема и искажению формы базиса протеза. Толщина грата и повышение прикуса тем больше, чем выше вязкость (плотность) формуемого «теста» базисной пластмассы и чем слабее гипсовые формы.

3. Образование свободных химически активных веществ (остаточный мономер), образующихся в результате неполного взаимодействия молекул полимера и мономера. Это свойство оказывает раздражающее действие на слизистую оболочку полости рта (акриловый стоматит) и на весь организм в целом.

4. После окончательного прессования на базисный материал, находящийся в форме, невозможно оказать дополнительное давление, вследствие чего нельзя уплотнить пластмассу для уменьшения ее усадки в период полимеризации и исключить возникновение пор.

5. Полимеризация происходит в водной среде, в результате чего увеличивается водопоглощаемость пластмассы, что отрицательно сказывается на прочности протеза.

Метод литьевого прессования пластмасс не имеет вышеперечисленных недостатков, т.к. допускает применение неразборной на промежуточных этапах кюветы, а совмещение ее с полимеризатором, где нагревательный элемент имеет непосредственный контакт с плоскостью кюветы, способствует осуществлению эффективной направленной полимеризации.

Положительные стороны метода литьевого прессования:

1. Формуемый материал вводят в закрытую полость, и излишки его остаются в литниковом канале.

2. Форма не испытывает большого деформирующего воздействия. Через канал на формуемую массу можно оказывать постоянное давление до ее отвердения, таким образом в значительной степени компенсируя усадку, происходящую при полимеризации пластмассы.

3. Содержание остаточного мономера значительно снижено. Давление, оказываемое на пластмассу, распространяется изнутри кнаружи, а т.к. наружной стенкой пресс-формы является пористый гипс, то именно в него вытесняется мономер и воздух, что препятствует водонабуханию пластмассы.

Аппарат для литьевого прессования пластмасс

Для метода литьевого прессования существуют специальные пластмассы, но можно использовать и акриловые базисные пластмассы. Для введения формуемого материала через литниковый канал Виндерлингом был создан шприц-пресс. В последующем предлагались различные его модификации. Э.Я. Варесом для литьевого прессования обычных базисных акриловых пластмасс был разработан комплект шприц-кюветы, который состоит из одно-, двух- и четырехместной кюветы и одного прилагаемого к ним поршневого устройства.

В настоящее время разработана и освоена шприц-кювета с полимеризатором для литьевого прессования и полимеризации зубных протезов из акриловых базисных полимеров. Аппарат состоит из разборной шприц-кюветы, половинки которой соединяются между собой четырьмя прижимными винтами и полимеризатора в боковых поверхностях которого расположены 2 дисковых вертикальных нагревательных элемента мощностью 500 Вт. На шприц-кювету устанавливается с помощью замков колба с механизмом компенсации давления.

При осуществлении процесса литьевого прессования большое значение имеют следующие факторы: 1) построение литниковой системы, 2) создание пресс-форм, 3) текучесть пластмассы.

Правила построения литниковой системы. Основные факторы, влияющими на скорость движения материала по литьевому каналу: давление, текучесть материала, диаметр литника и характеристика стенок литьевого канала. Факторами, обеспечивающими заполнение формы и уплотнение заформованного материала, являются давление и геометрия формуемого пространства.

Литниковая система обычно имеет основной, разводящие и впускные литники. При формовке акриловой пластмассы по гипсовому литьевому каналу литниковая система должна строиться по принципу расширения диаметра литников. Такое строение данной системы оправдано, т.к. формуемая пластмасса имеет слабовыраженную текучесть, обладает прилипаемостью - при движении по стенкам канала гипс адсорбирует мономер, и вязкость пластмассы повышается. В этом случае, несмотря на то, что в литнике по мере отдаления от загрузочной камеры давление уменьшается, его средняя часть расширяется и создаются условия для движения массы при меньшем давлении. Следует помнить, что при незначительном уменьшении диаметра литника значительно уменьшается площадь его поперечного сечения, но т.к. толщина пристеночного (неперемещаемого) слоя постоянна, то соответственно резко уменьшается площадь средней части, где движется пластмасса. Для того чтобы продавить тестообразную или тем более резиноподобную пластмассу, надо создать колоссальное давление в загрузочной камере. И если в итоге пластмасса все же заполнит формуемое пространство, то уплотнить ее крайне трудно. Поэтому при использовании литьевого прессования для того, чтобы гарантировать заполнение формы внутри кюветы через гипсовые литниковые каналы и уплотнить формуемую массу, необходимо по мере удаления от загрузочной камеры увеличивать диаметр литниковых каналов.

Если формуемый материал жидкотекуч, при его движении стенки канала не адсорбируют составные части формуемой массы, и перемещение материала по каналу незначительно, то наибольший диаметр имеет основной литник, наименьший - выпускной, то есть каналы строятся по принципу уменьшения диаметра. Например, при литье металла рекомендуется использовать литниковую систему, стенки которой состоят из пористого материала. Время движения формуемого (заливаемого) материала незначительно, жидкотекучесть большая, стенки канала металл не адсорбируют.

Правила установки литников с расширяющимся диаметром обоснованы с теоретических позиций и подтверждены многолетней практикой. Применительно к технологии литьевого прессования зубных протезов необходимо придерживаться следующих положений:

1) литники должны иметь круглую форму, т.к. в таком случае площадь контакта пластмассы со стенками каналов - наименьшая;

2) диаметр основного литника должен быть меньше последующих; тонкие и изогнутые литники создают значительное сопротивление току пластмассы и требуют применения большего давления, что при использовании гипсовых форм недопустимо;

3) каналы литниковой системы должны быть по возможности короткими; если позволяют условия, надо избегать установки впускных и разводящих литников. Литниковая система должна обеспечивать минимальный путь прохождения пластмассы и соответственно - наименьший расход материала для ее заполнения;

4) литник, устанавливаемый на восковую форму базиса протеза, должен быть расположен в том участке, где толщина воска составляет не менее 2 мм. Это обеспечит гарантированное заполнение формуемого пространства и уплотнение пластмассы;

5) необходимо обеспечить легкость и доступность отделения литников от готового протеза.

Создание пресс-формы. Перед использованием аппарата плоскости кювет и сопрягающиеся детали должны быть очищены от гипса и обработаны медицинским вазелином. Затем необходимо установить гипсовую модель с восковой композицией протеза в одну из половинок кюветы. Рекомендовано металлические части протеза не «переводить» в противоположную часть кюветы, т.к. при литьевом прессовании давление на кламмеры и другие части происходит одновременно со всех сторон, и они не смещаются. После кристаллизации гипса поверхность обрабатывают и устраняют ретенционные участки, а затем, придерживаясь общих правил, приступают к установлению литников.

Кювета с загипсованной восковой композицией протеза

Для литниковой системы допустимо использование восковых профилей твердых сортов воска. Центральный литник толщиной 4 мм устанавливается во входное отверстие кюветы и приливается к дистальной поверхности воскового базиса протеза в области линии «А», отступив от нее 0,5 см, причем с технологических позиций оптимальным может быть прикрепление двух входящих литников, расположенных V-образно, к ретромолярным областям с толщиной воскового профиля 2-3 мм. К противоположной поверхности базиса прикрепляется отводящий литник меньшего диаметра. Один или два входящих и выходящий литники обеспечивают 100% удаление воска из гипсовой формы без ее раскрытия и равномерное заполнение (без пор) формовочной композицией. После формирования литниковой системы проводится гипсование.

Для удаления воска аппарат оснащен системой прогрева, позволяющей вытапливать воск в течение 30 минут. После окончания процесса система отключается и проводится контрольная промывка кюветы горячей водой для достижения оптимальной чистоты поверхности. Кювета выдерживается некоторое время для удаления избыточной влаги с поверхности модели. Затем шприцом в кювету вводится раствор альгината натрия, обладающий высокими изолирующими свойствами (Изокол-69, Изальгин и др.) После продувки кювета подготовлена к формованию.

Подготовка пластмассы для литьевого прессования. Шприцкювета допускает использование различных видов пластмасс с пролонгированной фазой текучести. При применении акриловых пластмасс горячей полимеризации формовочная масса используется с момента окончания «песочной» стадии и до начала стадии тянущихся нитей. Причем надо иметь в виду, что не у всех базисных пластмасс этот период имеет достаточную продолжительность для эффективного осуществления литьевого процесса. Заслуживает внимания метод, суть которого заключается в том, что базисный материал формуется (нагнетается в форму) сразу после замешивания полимер-мономерной композиции, минуя стадию набухания и созревания. Этот метод формования разработал Э.Я. Варес. Для пролонгирования текучести пластмасс предлагается охлаждать акриловую пластмассу перед смешиванием компонентов и после составления композиции, т.к. охлаждение приостанавливает скорость активной фазы созревания. Известно, что при охлаждении скорость растворения частиц полимера почти не изменяется, а скорость полимеризации значительно замедляется.

Кювета после выплавления воска

С технологических позиций увеличение текучести базисных пластмасс наблюдается в том слу чае, когда предварительно ох лажденный полимер и мономер взяты в соотношении 2:0,9, интенсивно перемешаны в течение 60-80 сек, а затем выдержаны 3-4 минуты в морозильной камере и залиты в загрузочную камеру охлажденной шприц-кюветы. Некоторые авторы считают допустимым литье акриловой пластмассы горячей полимеризации и в тестообразной стадии, но предварительно охлажденной и завернутой в полиэтиленовую пленку во избежание прилипания ее к внутренним стенкам цилиндра.

В настоящее время стали доступны литьевые акриловые пластмассы холодной полимеризации. Они демонстрируют оптимальные физические свойства, отсутствие тепловых напряжений и др. Оптимальное соотношение компонентов этих пластмасс: порошок - жидкость, как правило, полимер - мономер 2:1.

Формование пластмассы.

Базисную пластмассу замешивают в зависимости от типа полимеризации и помещают в предварительно охлажденную колбу. На колбу устанавливают наружный цилиндр со шпинделем. После этого шприцпресс переводят в горизонтальное положение и медленным вращением шпинделя по часовой стрелке нагнетают полимер-мономерную композицию до тех пор, пока пластмасса не выйдет из выводящего литника.

После этого выходное отверстие закрывают, вертикально устанавливают кювету и продолжают нагнетание давления до появления избыточного. Затем на 30 секунд необходимо нагнетание прекратить, потом давление возобновить, оставить кювету на 30 минут и отсоединить шпиндель от колбы. Пластмасса не будет поступать обратно, т.к. нагнетающий диск находится под давлением пружин и компенсирует полимеризационную усадку.

Схема формования пластмассы

Отверстие выводного литьевого канала можно перекрывать и до начала нагнетания полимер-мономерной смеси, не опасаясь образования воздушных ниш. Воздух прекрасно удаляется через гипсовую форму.

Исследованиями доказано, что в момент сжатия массы поршнем выжимается большая часть остаточного мономера, который «уходит» в гипс пресс-формы вместе с излишком воздуха, в результате чего изделие получается более плотным.

Полимеризация пластмассы. Реакция полимеризации акриловой базисной пластмассы - это процесс разрыва двойных связей в молекуле метилового эфира метакриловой кислоты (мономера) и построения крупной линейной молекулы полимера. При высокой температуре (100 °С) эта реакция происходит активнее, и в пластмассе остается меньше остаточного мономера.

Помимо температуры, существенную роль играют условия, при которых проводится полимеризация, а именно в какой среде происходит реакция. Полимеризацию порошковых акриловых пластмасс в воде в процессе изготовления зубных протезов рекомендовал И.И. Ревзин (1949). При полимеризации во влажной среде происходит водонабухание пластмасс, и прочностные показатели ухудшаются. Протезы, полимеризация которых была проведена в воде, содержат больше остаточного мономера, имеют большее число пор, менее прочны и в большей степени подвергаются микробному загрязнению.

Ряд авторов предлагают с целью улучшения качества базисов протезов, и, в частности, с целью уменьшения количества пор, проводить полимеризацию в специальных камерах в воде или в масле под давлением или под давлением сжатого воздуха. Действительно, давление уплотняет пластмассу, но при этом качество базисов протезов не улучшается. При повышенном давлении заформованная пластмасса сжимается со всех сторон, уплотняется за счет сжатия воздушных пор, но при этом мономер из пластмассы не вытесняется. Если учесть, что при полимеризации объем пластмассы уменьшается на 20% по сравнению с исходным количеством мономера, то при этом возникает незначительное отрицательное давление. Это усиливает проникновение в пластмассу окружающей жидкости или воздуха. После снятия давления вода, масло, воздух выделяются наружу, нарушая плотность поверхностного слоя.

При литьевом прессовании рекомендуется проводить направленную полимеризацию пластмассы в сухой среде при температуре +120 °С в течение 2,5-3 часов. Преимущества направленной полимеризации заключаются в том, что она позволяет компенсировать усадку по площади базиса протеза, для этого необходимо, чтобы нагревательный элемент прилегал к одной передней или задней поверхностям кюветы.

Охлаждение кюветы до полного остывания возможно только при комнатной температуре. Использовать проточную воду для охлаждения нельзя. После охлаждения аппарат легко разбирается, и базис достаточно просто извлекается.

Отделка протезов начинается с удаления литников - их срезают фиссурным бором или диском. Дальнейшая обработка протеза проводится по стандартной методике.