Материалы для моделей подразделяются на:

• Кристаллические (гипсовые);
• Полимерные (полиуретан, эпоксидная смола, силикон, акриловая смола);
• Гибридные (гипс усиленный акрилом или акрил с минеральным наполнителем).

Кристаллические материалы для моделей

Гипс

Природный гипс представляет собой широко распространённый минерал белого, серого или жёлтоватого цвета. Залежи его встречаются вместе с глинами, известняками, каменной солью. Химический состав природного гипса определяется формулой CaSO₄·2H₂O — двуводный сульфат кальция. Образование гипса происходит в результате выпадения его в осадок в озёрах и лагунах из водных растворов, богатых сульфатными солями. Залежи гипса обычно содержат примеси кварца, пирита, карбонатов, глинистых и битумных веществ.

Плотность гипса равна 2,2—2,4 г/см³. Растворимость его в воде составляет 2,05 г/л при 20°С.

Гипс для стоматологической практики получают в результате обжига природного гипса. При этом двуводный сульфат кальция теряет часть кристаллизационной воды и переходит в полуводный (полугидрат) сульфат кальция. Процесс обезвоживания наиболее интенсивно протекает в температурном интервале от 120 до 190°С:

2(CaSO₄·2H₂O) →  (CaSO₄)₂·H₂O + 3H₂O

В зависимости от условий термической обработки полуводный гипс может иметь две модификации — α и β-полугидраты, которые отличаются физико-химическими свойствами (см. табл. 3):

• α-гипс получают при нагревании двуводного гипса под давлением 1,3 атм, что заметно повышает его прочность. Этот гипс называют супергипсом, автоклавированным, каменным гипсом;
• β-гипс получается при нагревании двуводного гипса при атмосферном давлении.

Гипс после обжига размалывают, просеивают через особые сита и фасуют в мешки из специальной бумаги или в бочки.

При замешивании полугидрата гипса с водой происходит образование двугидрата, причём вся смесь затвердевает:

(CaSO₄)₂·H₂O + 3Н₂O → 2(CaSO₄·2H₂O)

Эта реакция экзотермическая, т.е. сопровождается выделением тепла.

Схватывание гипса протекает очень быстро (см. табл.). Сразу же после смешивания с водой становится заметным загустение массы, но в этот период гипс ещё легко формуется. Дальнейшее уплотнение уже не позволяет проводить формовку. Процессу схватывания предшествует кратковременный период пластичности гипсовой смеси. Замешанный до консистенции сметаны, гипс хорошо заполняет формы и даёт чёткие её отпечатки. Пластичность гипса и последующее быстрое затвердевание делают возможным его применение для получения оттисков с челюстей и зубов. Однако процесс нарастания прочности гипса ещё продолжается некоторое время, и максимальная прочность гипсового оттиска и гипсовой модели (см. табл.) достигается при высушивании его до постоянной массы в окружающей среде.

Известно множество разновидностей гипса, выпускаемого для нужд ортопедической стоматологии. В соответствии с требованиями Международного стандарта (ГОСТ 31568-2012; ISO 6873:1998) по степени твёрдости выделяют 5 классов гипса (см. табл.):

1. гипс для оттисков, используется для получения оттисков (окклюзионных оттисков);
2. гипс медицинский, используется для наложения гипсовых повязок в общей хирургии, например, Галипластер, в состав которого входит α-полугидрат сульфата кальция;
3. гипс высокопрочный для моделей, используется для изготовления диагностических и рабочих моделей челюстей в технологии съемных зубных протезов, например, Пластон-L, Гипсогал, в состав которого входит α-полугидрат сульфата кальция;
4. гипс сверхпрочный для моделей и штампиков с низким показателем расширения, используется для получения разборных моделей челюстей, например, Фуджирок-ЕР, Галигранит, в состав которого входит α-полугидрат сульфата кальция;
5. гипс сверхпрочный для моделей и штампиков с высоким показателем расширения,  используется для получения разборных моделей челюстей, когда необходимо компенсировать относительно большую усадку оттискного материала, например, Дуралит-S, DENFLO-HX — материал на основе синтетического α-полугидрата сульфата кальция. Для замешивания супергипсов (3-5 класс) требуется высокая точность соотношения порошка и воды, а также обязательно использование дистиллированной воды.

Рис. Сверхпрочный гипс V типа DENFLO—HX

Таблица

Физические характеристики различных типов гипса
(по данным фирмы «Вип Микс», США)

Полимерные материалы для моделей

Несмотря на широкое распространение гипса как материала для моделей, он обладает большим количеством недостатков, главный из которых – маленькая прочность на изгиб, разрыв и истирание, приводящая к отлому зубов и истиранию поверхности модели и искажению протезного ложа. Поэтому в настоящее время наряду с гипсом начали использовать специальные полиуретановые композиции (Exakto-Form (Bredent, Германия); AlphaDie MF (Schutz Dental, Германия); Polyhard Q), эпоксидные смолы (Metallеpox, Epoxy-Die (Ivoclar, Лихтенштейн), Tri-Epoxy (Tri-Dynamics Dental Co., Cherry Hill, США) и Diemet-e (Erkodent, Германия)) и силикон (Mach-2, Blu-Mousse и Green-Mousse) для отливки и фотополимерный акрилат (VeroDent) для 3D печати моделей челюстей.

Полиуретан

Полиуретановые модели обладают высокой прочностью и минимальной усадкой, не подвержены истиранию. Способ применения прост, в отличие от гипса не нужно соблюдать строгое соотношение воды и гипса. Они поставляются в виде катализатора и базы равного количества, которые при перемешивании начинают твердеть. Полиуретан используется для изготовления как обычных моделей методом литья, так и методом фрезерования моделей и 3D печати.

Exakto-Form (Bredent) — двухкомпонентная сверхпрочная пластмасса, пяти разных цветов, на основе полиуретана, для изготовления моделей челюстей, обеспечивающая точное соответствие формы и наивысшую стабильность кромок.

Рис. Exakto-Form (полиуретан для моделей)

Преимущества:

• Консистенция, обеспечивающая нанесение очень тонким слоем, позволит легко и без образования пор выполнять отливку ваших слепков.
• Точное воспроизведение поверхности в соответствии с оригиналом и абсолютная стабильность формы, а также не имеющая себе равных высокая точность посадки без какого-либо расширения – отличительная черта этой, требующей меньших затрат пластмассы.

Форма поставки

Поставляется в банках по 50 г компонент А и В.
При использовании необходимо строго соблюдать меры предосторожности.
Перед тем, как открыть банки, хорошо встряхнуть содержимое. Рывком открыть крышки обоих компонентов. Каждый раз перед использованием тщательно промешать осевшие компоненты А + В до получения однородной жидкости. Вылить содержимое банки компонента B в банку компонента А (соотношение компонентов смеси 1:1). Хорошо замешать оба компонента в течение 30 сек. Рабочее время 2-3 минуты, схватывание после 30 минут. Макс. полное отверждение 1,5 часа.
Недостатком данного полиуретанового материала для моделей является высокая стоимость и малый срок хранения открытых банок с материалом из-за самоотверждения компонента В.
Другим недостатком является соединение с оттискными материалами на основе полиэфира. Для устранения данного недостатка необходимо наносить на оттиск микродисперсную изолирующую жидкость Экзакто–Форм.
Если требуется небольшое количество материала, шприцом набирается нужное количество, а затем замешивается, а оставшиеся банки плотно закрываются.

Меры предосторожности:

• Наличие соответствующей защитной одежды, перчаток, очков, защиты для лица
• При попадании на кожу немедленно промыть большим количеством воды и мыла. При попадании в глаза немедленно промыть большим количеством воды и проконсультироваться с врачом. Не вдыхать пары – обеспечить достаточную вентиляцию. При несчастном случае или недомогании немедленно обратиться к врачу (при возможности показать этикетку). Не допускать попадания в руки детей. Не спускать в канализацию, воды, в почву. Избегать открытого огня.

Alphadie MF (Schütz Dental) — полиуретановый, формовочный материал для литья моделей и культей. Точно повторяет детали, крепкий даже в тонких участках, чрезвычайно твёрдый, устойчив к откалыванию и расширению. Очень низкая усадка всего 0.06 %. Специальные добавки препятствует росту грибков и бактерий полости рта, перенесённых из полости рта с оттиском или протезом.

Набор: базовый материал 2 x 100 мл, отвердитель 1 x 100 мл, наполнитель 400 г, деревянные шпатели и 3 измерительных сосуда.

Рис. Набор Alphadie MF (Schütz Dental)(а) и полиуретановая модель (б).

Polyhard Q — термостойкая пластмасса, предназначенная для изготовления моделей челюстей. Удобно смешивается в пропорции 100А:100В (по объёму) и обладает низкой вязкостью, что значительно облегчает процесс смешивания и заливки. После полной полимеризации имеет твёрдость 80 по Шору D. Обладает хорошими физическими и эксплуатационными свойствами.
Пригоден для ручного и механического смешивания. Вакуумная дегазация не требуется.

Измерение и смешивание. Материалы должны храниться и использоваться при комнатной температуре (23°С) в хорошо проветриваемом помещении. Взболтайте перед вскрытием фабричной упаковки компоненты А и В. После вскрытия упаковки отмеренное количество компонентов А и В (по весу или объёму согласно таблице) необходимо поместить в контейнер для смешивания. Смешайте тщательно и осторожно. Убедитесь, что вы хорошо промешали смесь по стенкам контейнера и по его дну во избежание неоднородности массы. Будьте осторожны! Избегайте брызг, возможных из-за низкой вязкости смеси.

Важно. Время жизни неиспользованного продукта резко уменьшается после открытия упаковки. Оставшийся продукт должен быть использован как можно быстрее. Инструменты и контейнеры для смешивания должны быть чистыми и сделаны из металла, стекла или пластика.

Заливка. Для получения наилучшего результата, приготовленную вами смесь необходимо заливать в одну точку непрерывной струёй, чтобы предоставить смеси возможность самой максимально равномерно заполнить Polyhard Q (А+В)

Рис. Модели челюстей из термостойкой пластмассы Polyhard Q

Недостатки полиуретана

1. Маленький срок годности (6 месяцев);
2. Резкое сокращение срока годности после вскрытия упаковки;
3. Образование пор при наличии влаги;
4. Короткое время схватывания и длительное время отвердения;
5. Жидкая консистенция не позволяет смоделировать цоколь модели, поэтому необходимо края оттиска удлинить силиконом перед отливкой модели.
6. Соединение с полиэфирными оттискными массами и резиной (формой для цоколя модели).

 Эпоксидная смола

Diemet-e (Erkodent) — трёхкомпонентная эпоксидная смола состоящая из основания, отвердителя и наполнителя. Применяется для отливки моделей в стоматологии.

Diemet-e (Erkodent) — эпоксидная смола

Рис. Diemet-e (Erkodent, Германия) — эпоксидная смола для моделей

Эпоксидная смола должна быть очень тщательно дозирована. Применяется ручное замешивание в мернике/чаше для замешивания.

Дозировка

• Налейте смолу и отвердитель в мерник/чашу для замешивания в соотношении делений 1:1. Т.е. одно деление на шприце смолы соответствует одному делению на шприце отвердителя. Для отливки одной модели верхней челюсти расходуется 4 деления смолы и отвердителя, нижней — 3.
• Добавьте полные ложки наполнителя в жидкости по количеству делений использованной смолы.
  Примечание: Если уровень жидкости находится между 2 делениями вы можете округлить в большую или меньшую сторону. Если округлить в большую, то вязкость смеси незначительно увеличивается, если в меньшую, то смола получается немного более жидкой. Однако в любом случае физические свойства DIEMET-E от этого не изменятся.
• После тщательного размешивания залить смесь в оттиск или форму тонкой струёй.
• Очистить мерник/чашу для замешивания после затвердения смолы.

Технические данные

*Отверждение необходимо проводить при температуре 20-40°С

Важно:

Силиконовые и полисульфидные оттиски не должны быть изолированы: необходимо удалить возможную влагу из оттиска и отлить модель (силиконовые оттиски можно обработать специальными разделительными средствами для уменьшения поверхностного напряжения и предотвращения образования пор во время литья).

Полиэфирные оттиски должны быть изолированы. Для этой цели лучше всего использовать порошок талька вместо изолирующего лака. Получают оттиск, сушат и покрывают порошком талька с помощью мягкой кисточки, а затем сдувают излишки сжатым воздухом и при литьё (едва видимый слой порошка остаётся) порошок талька обволакивается DIEMET-Е, и таким образом происходит надёжная изоляция без образования толстого изолирующего слоя.

Гидроколлоидные оттиски слегка высушите для удаления видимых капель воды (не используйте мощную струю воздуха!) и сразу же отлейте модель из DIEMET-E. Необходимо убедиться в том, что гидроколлоидная масса не высохла во время затвердевания модели. Если происходит высыхание, то необходимо проводить полимеризацию модели в течение 1 ч при давлении 1,5 бар.

Нарастите борта оттиска для предотвращения вытекания эпоксидной смолы, так как она текучая.

Смола и отвердитель: Xn представляют опасность для здоровья при вдыхании, проглатывании и при контакте с кожей (возможна повышенная чувствительность).
Не выбрасывайте эти продукты в почву или канализацию, носите соответствующую защитную одежду.
Смола содержит: 1,4-бис (2,3 эпоксипропокси) бутанол.
Отвердитель содержит: бензиловый спирт фенол.

Силиконовые материалы для моделей

Силикон используется только при работе с композитами, кроме того его использование затруднительно при работе с силиконовыми оттисками, так как модель химически может соединяться с оттиском.
Для изготовления силиконовых моделей используется преимущественной А-силикон, так как он даёт меньшую усадку и обладает лучшими физико-механическими свойствами по сравнению с С-силиконом.

Силикон для моделей Мач-2

Используется для получения силиконовых моделей при изготовлении композиционных вкладок, накладок, виниров, полукоронок и т.д.

Рис. Силиконовые материал для моделей МАЧ-2

Преимущества:

• Качественные модели менее, чем за 6 минут.
• Высокая текучесть, подробное воспроизведение мельчайших деталей.
• Автоматический смеситель позволяет сразу вводить материал в оттиск.
• Высокая твёрдость материала (90 по Шору), но при этом умеренная гибкость, позволяющая легко извлекать композитные модели.
• Идеально подходит для изготовления вкладок, накладок, виниров или временных коронок из композитов.
• Благодаря силикону для моделей Mach2 изготовление композитных реставраций становится очень простой и быстро выполнимой задачей.

С помощью обычного пистолета силикон Mach-2 непосредственно вносится в альгинатный, полиэфирный или гидроколлоидный оттиск через автоматический смеситель. Mach-2 обладает высокой текучестью, благодаря чему она без пор заполняет оттиск. После полимеризации основание модели моделируется с помощью сверхбыстрого силикона Blu-Mousse. Через две минуты после этого вы можете отделить готовую модель от оттиска.

Рис. Тиксотропная силиконовая масса Blu-Mousse и Green-Mousse.

Mach-2 в отличие от гипса не трескается, не ломается и не истирается. Модель легко обрезается острым скальпелем или бритвой. Нет необходимости в использовании боров и соответственно не образуется пыль при обработке модели.

Силикон Mach-2 непрозрачный и обладает высокой степенью отражения света. Во время фотополимеризации, когда направляется свет на окклюзионную поверхность вкладки, свет проходя через толщу композита отражается от силиконовой модели и способствует полимеризации со всех сторон.

При необходимости, для улучшения прочностных качеств композита, силиконовую модель вместе с композиционной реставрацией можно нагреть в печи до температуры 121°C в течение 10 минут.

Акриловые материалы для моделей

VeroDent — это используемый для 3D печати жёсткий фотополимер двух видов — непрозрачный персикового цвета и прозрачный биосовместимый. VeroDent сочетает очень высокую геометрическую стабильность с отличной детализацией и высокой точностью. Он идеален как замена гипсовых моделей, для изготовления съёмных капп (элайнеров), хирургических направляющих и других стоматологических и ортодонтических приспособлений.

Stratasys предлагает 3 материала для цифровой стоматологии и ортодонтии VeroDent, VeroDentPlus и MED610. Модели из стоматологических материалов печатаются при помощи гелеобразной подложки, которая легко смывается проточной водой, оставляя чистые гладкие поверхности.

VeroDent

Материал VeroDentPlus (MED690) лучший материал для печати коронок, мостов, имплантатов и стоматологических инструментов. Он был специально разработан для замещения традиционных процессов в стоматологической лаборатории цифровыми, которые помогут в значительной мере снизить затраты. Материал позволяет печатать удивительно тонкими 16-микронными слоями, что создаёт отпечатки с высочайшей детализацией. Также материал обладает превосходной прочность и долговечностью.

Характеристики материала приведены в таблице:

Гибридные материалы для моделей

Акрил с минеральным наполнителем

Состоит из двух компонентов:

1. жидкость — водная эмульсия (суспензия) акрилового олигомера;
2. порошок — альфа-гипс.

Благодаря нахождению гидрофобного метилметакрилата в виде водной эмульсии не происходит его полимеризация, так как вода не даёт частичкам метилметакрилата соприкасаться друг с другом и запускать механизм полимеризации. Как только вода испаряется или поглощается другим веществом, например гипсом, запускается механизм полимеризации. Соответственно при перемешивании водной эмульсии акрилата с альфа-гипсом, вода поглощается последним, приводя к кристаллизации гипса и полимеризации акрилата. Благодаря этому образуется прочная структура с минимальным расширением (0,1%). В быту такой материал называется акриловым гипсом. Представителем такого акрилового гипса является Пластикрит (Plasticrete) и Акриловая система Forton MG. Подробные характеристики представлены в таблице.

Plasticrete