Цинк-фосфатні цементи широко застосовуються в стоматології для фіксації різних видів незнімних протезів, ортодонтичних апаратів, пломбування каналів зуба, як прокладки для захисту пульпи. Бактерицидні цементи використовуються в дитячій стоматологічній практиці для пломбування молочних зубів.
Цинк-фосфатні цементи складаються з порошку і рідини, що реагують один з одним під час змішування з утворенням маси цементу, що володіє необхідними властивостями.
Порошок. Основним інгредієнтом порошку цинк-фосфатного цементу є окис цинку. В окремих композиціях застосовуються невеликі добавки окису магнію, двоокису кремнію, трехокиси вісмуту і інші складові компоненти, що впливають на робочу характеристику і кінцеві властивості приготовленого цементу. Окис магнію додають до окису цинку в кількості до 10% для зниження температури спікання. Двоокис кремнію - неактивний наповнювач і його вводять в процесі виробництва для кращого спікання. Триокис вісмуту додають для додання, гладкості (однорідності) свежезамешанному цементу, однак у великих кількостях вона може трохи збільшувати час твердіння матеріалу.
Інгредієнти порошку спекают разом при температурі 1000-1300 ° С протягом 4-8 год або довше в залежності від застосовуваної температури. Отриману масу потім розмелюють і перетворюють в тонкий порошок, який просівають до отримання частинок необхідних розмірів. Якість спікання, дисперсність частинок і складу композиції - ось основні чинники, що визначають реактивність порошку при змішуванні з рідиною.
В даний час Ленінградський завод медичних полімерів випускає чотири найменування фосфатних цементів (фосфат, фосфат для фіксації, вис-фат і фосфат, що містить срібло). Порошок вітчизняних фосфатних цементів отримують шляхом випалу до спікання при температурі 1000-1350 ° С шихти, що складається з опису цинку (80-83%), окису магнію (6-10%), невеликих кількостей кварцу і інших добавок, з подальшим подрібненням продукту випалу. Подрібнення утворюється клінкеру здійснюють в 200-літрових кульових млинах з відкритим цинком до залишку на контрольному ситі з розміром осередку 60 мкм не більше 0,5% ·
Кожен з перерахованих вище фосфатних цементів відрізняється строго певним складом порошку, режимом термічної обробки шихти і відповідними показниками фізико-механічних властивостей. Так, цемент вісфат має в складі порошку окис вісмуту, підвищена кількість окису цинку і окису магнію, а температура випалу шихти на 300- 350 ° С нижче в порівнянні з фосфатним цементом, Окис вісмуту скорочує інтервал схоплювання, сприяє швидкому наростанню механічної міцності і підвищення хімічної стійкості цементу. Вісфат за якістю значно перевершує фосфат-цемент: розчинність першого не перевищує 0,2%, а розчинність другого становить 0,5-0,6%.
Рідина. Рідина цинк-фосфатного цементу отримують шляхом введення в розчин ортофосфорної кислоти алюмінію і цинку або інших компонентів. Якщо звичайний розчин кислоти містить близько 85% фосфорної кислоти і являє собою сиропообразную рідина, то рідина цементу в кінцевому підсумку містить близько 1/3 води. Часткова нейтралізація фосфорної кислоти алюмінієм і цинком пом'якшує реактивність рідини. Ці компоненти звуться буферних. Зниження швидкості реакції допомагає в процесі змішування отримати однорідну, без грудок, працездатну цементну масу. Час твердіння змішаного цементу можна регулювати співвідношенням розчиненої фосфорної кислоти і води. Наявність надлишкової води зменшує, а недостатня кількість води збільшує час затвердіння. Таким чином, шляхом нейтралізації кислотного розчину або регуляції концентрації кислоти домагаються того, щоб рідина цинк-фосфатного цементу реагувала з порошком, формуючи цементну масу з оптимальним часом затвердіння і високими механічними властивостями.
Рідина вітчизняних цинк-фосфатних цементів є розчином ортофосфорної кислоти, частково нейтралізованої окисом цинку і гідроксидом алюмінію. Нейтралізацію кислоти здійснюють при температурі 80-85 ° С до повного розчинення окислів. Отриманий розчин випарюють до певної щільності, фільтрують і потім відстоюють 10-14 днів. Остаточну щільність рідини регулюють ущільненням або розведенням при підборі рідини до відповідної партії порошку, в комплекті з яким вона випускається для застосування.
Раніше для цементу кожного найменування виготовляли рідина певного складу. З 1972 р у виробництві цементів на Ленінградському заводі медичних полімерів впроваджений один склад рідини, придатний для змішування всіх чотирьох вітчизняних цинк-фосфатних цементів.
Хімізм реакції твердіння. У процесі змішування порошок цинк-фосфатного цементу приходить в контакт з рідиною і ініціюється хімічна реакція. У процесі цієї реакції відбувається часткова нейтралізація рідини. Поверхня лужного порошку частково розчиняється, реакція супроводжується екзотермічним ефектом.
З'єднання, що формуються внаслідок реакції, яка відбувається між порошком і рідиною, називаються фосфатами цинку, магнію, алюмінію і т. Д. Твердий цинк-фосфатний цемент в основному представляє собою гідратовану аморфну мережу фосфату цинку, в якій знаходяться не повністю розчинені частки порошку. Ця аморфна фаза вкрай пориста. Співвідношення частинок порошку і фосфатної матриці варіює залежно від взятого кількості порошку і рідини. Затверділий цемент, який має мінімальну кількість фосфатних матриці, має кращі фізичні властивості і дає кращі клінічні результати.
Хоча в процесі реакції утворюються не кристалічні фосфати, в подальшому може відбуватися зростання кристалів Zn3 (PO4) 2 · 4Η20 з виділенням вологи в процесі твердіння.
Характер проходження реакції між цинк-фосфатних цементним порошком і рідиною є визначальним в характеристиці робочого часу і кінцевих властивостей цементної маси. Правильне кількість порошку, що вводиться в рідину повільно на охолодженої платівці (близько 20 ° С), забезпечує необхідну консистенцію цементу. Зазначені вимоги повинні строго дотримуватися.
Пластина для змішування. При наявності тепла розглянута хімічна реакція прискорюється, тому що збільшується молекулярна активність компонентів. В процесі реакції при змішуванні окису цинку і фосфорної кислоти виділяється тепло. Це Терло необхідно швидко розсіювати, інакше воно прискорює реакцію. Таке прискорення реакції зменшує робочий час цементу і не дозволяє нормально маніпулювати з ним до нагрівання або тверднення.
Застосування достатньої товщини охолодженої пластинки не дозволяє накопичуватися виникає в процесі реакції тепла. Температура скла для змішування повинна бути низькою, щоб ефективно охолоджувати цементну масу, але повинна бути не настільки низькою, щоб на її поверхні конденсувалась волога. Достатня вологість приміщення встановлюється при остаточній температурі 18-24 ° С. У разі конденсації вологи на пластині відбувається розрідження рідини і час твердіння цементу скорочується. Уміння правильно охолоджувати пластину для змішування без освіти додаткової вологи є надзвичайно важливим для контролю швидкості реакції цинк-фосфатного цементу.
Співвідношення порошок. рідина. Кількість порошку, яке може бути введено в рідину, визначає властивості змішуємо маси цементу. Так, збільшення кількості порошку в рідині є основоположним в отриманні оптимальних властивостей цементу і визначальним його консистенцію. Чим більше поверхня порошку, що реагує ς рідиною, тим швидше за інших рівних умов закінчується реакція.
При заздалегідь дозованому кількості порошку і рідини або при приміщенні строго дозованої кількості компонентів на пластину як досвідчена, так і недосвідчена медична сестра можуть краще зміщувати цемент і отримати кращу його консистенцію. Хоча гранична кількість порошку, яке може бути введено в рідину, визначається необхідної консистенції, вплив на властивості цементу можуть надавати й інші фактори. Так, мінімальний розмір цементного замісу повинен бути таким, щоб було зручно з ним працювати і судити про правильну консистенції. Це міркування важливіше, ніж просте приготування необхідної кількості цементу. Небажано готувати одну або дві краплі цементної суміші. Маса отриманого матеріалу при цьому така мала, що важко визначити його робочі властивості. Кількість рідини при приготуванні цементу для фіксації вкладки має бути не менше 0,25 мл. Кількість отриманого цементу в цьому випадку задовольняє вимогам міжнародного стандарту. Слід враховувати, що існуючі дозатори і крапельниці не дозволяють отримати стабільних крапель рідини.
Час твердіння змішуваного цементу істотно залежить від поглинання або втрати води рідиною. Надлишок води призводить до прискорення реакції Рідини з порошком і скорочення часу твердіння. При втраті води рідиною цементу час твердіння збільшується.
Пролиту рідину можна поміщати назад, засмоктуючи кінцем дозирующего бульбашки або піпеткою, так як вона може втратити деяку кількість води за рахунок її випаровування, викликати кристалізацію і забруднення невикористаної порції рідини. Тому рідина більшості цементів поміщають в поліетиленові бульбашки-крапельниці з невеликими отворами для дозування. Така упаковка найкраще оберігає рідину і найбільш зручна для застосування.
Процедури змішування. Змішування починають введенням невеликої порції порошку в рідину, щоб виділяється тепло утворювалося в невеликій кількості і легко розсіюється. Такий спосіб розсіювання тепла в процесі реакції більш ефективний, ніж змішування цементу на великій площі охолодженої пластини. Для розтирання цементу використовують достатньої довжини шпатель з нержавіючої сталі з вузькими лопатями.
У процесі нейтралізації рідини порошком температура суміші пропорційна часу змішування. Так, якщо в рідину вводять обсяг порошку, більший, ніж це необхідно для правильного розтирання шпателем по поверхні пластини за відповідний час, температура реакції вище. Більша кількість порошку може бути введено в середині періоду змішування. Кількість прореагувала кислоти в цей час менше, так як частково вона нейтралізована введенням початкового невеликої кількості порошку. Кількість звільняється тепла також невелика і легко поглинається холодної пластиною.
В кінці змішування знову вводять невелику кількість порошку, щоб отримати остаточну консистенцію цементу. Таким чином, змішування починають і закінчують введенням невеликої кількості порошку: перша порція, щоб отримати повільну нейтралізацію рідини при одночасному контролі реакції, і остання порція - для досягнення необхідної консистенції.
Час змішування цементу повинно бути достатнім для видалення тепла, що виділяється і контролю за реакцією твердіння, а також для отримання гладкою (еластичною), однорідної консистенції. Комкование частинок, порошку у змішувати цементі негативно впливає на міцність маси і товщину плівки Необхідно домагатися гомогенності маси в процесі введення всієї кількості порошку, кожної його подальшої порції.
Адекватним часом правильного приготування цинк-фосфатного цементу в суміші для фіксації є 90 с. Час твердіння цементу вимірюють від початку змішування, включаючи подальше перемішування маси. Якщо час змішування надзвичайно велике, цементна маса в кінцевому підсумку послаблюється через руйнування каркаса, який в цей час формується і пов'язує разом нерозчинені частинки порошку.