Изменение размеров при затвердевании

Образующиеся при затвердевании кристаллы имеют сферолитную игольчатую форму (Рис. 3.1.1), напоминающую форму снежинок. По мере роста они оказывают друг на друга давление, пытаясь оттолкнуться друг от друга. Результатом такого действия является увеличение размеров при затвердевании гипса. Однако на самом деле материал сжимается, в том смысле, что его молекулярный объем уменьшается на 7,1% об., как показано в Таблице 3.1.1. При этом между кристаллами образуются большие пустоты, что приводит к значительной пористости материала. Именно с этим связано наблюдаемое увеличение размеров и расширение гипса на 0,6% объемных.

Эта способность расширяться при затвердевании – очень важное свойство гипса, которое позволяет применять его во многих областях ортопедической стоматологии. В частности, модели и зуботехнические штампики лучше изготавливать большего размера, чем их истинные анатомические. В этом случае коронки, мостовидные и прочие протезы не будут слишком тесными при постановке их в полости рта. Расширение оказывается полезным свойством формовочных материалов, так как оно помогает компенсировать усадку металлической отливки при ее охлаждении. Хотя и желательно, чтобы модели, изготовленные из обычного медицинского или высоко прочного гипсов, были несколько больших размеров, неконтролируемое расширение этих материалов может оказаться излишним.

Рис. 3.1.1. Схематическое представление сферолитной

структуры дигидрата сульфата кальция

Хлорид натрия

Присутствие хлорида натрия обеспечивает дополнительное пространство для образования и роста кристаллов. Более высокая плотность кристаллов ограничивает их рост, тем самым снижая их способность отталкиваться друг от друга. Это выражается в уменьшении расширения материала. Увеличение числа центров кристаллизации дигидрата сульфата кальция приводит к ускорению затвердевания материала. Скорость растворения полугидрата также растет, что в свою очередь ускоряет скорость реакции затвердевания.

При высокой концентрации (>20%) хлорид натрия оседает на поверхности кристалла и предотвращает его дальнейший рост. Это скорее снижает скорость реакции, чем увеличивает ее.

Сульфат калия

Сульфат калия (K₂SO₄) реагирует с водой и полугидратом с образованием «сингенита» (K₂(CaSO₄) ₂ · H₂O). Это соединение кристаллизуется очень быстро и способствует росту большого количества кристаллов. В результате суммарное расширение уменьшается и ускоряется реакция затвердевания. При использовании для замешивания 2% раствора сульфата калия, время затвердевания уменьшится примерно с 10 до 4 минут.

Дигидрат сульфата кальция

Добавление небольшого количества дигидрата сульфата кальция дает дополнительные центры кристаллизации и действует как ускоритель; это вещество будет сокращать и рабочее время и время затвердевания.

Бура

Добавление буры (Na₂B₄O₇ · 10H₂O) замедляет процесс затвердевания, ускорение которого было вызвано введением вышеуказанных добавок. Она является ингибитором процесса затвердевания. Добавление буры ведет к образованию тетрабората кальция, который оседает на кристаллах дигидрата и предотвращает их дальнейший рост.

Лимоннокислый калий (цитрат калия)

Цитрат калия действует как ингибитор, и его иногда добавляют в виде дополнения к буре.

Таким образом, тщательно регулируя количество вышеуказанных добавок, можно получать гипсовые материалы с необходимой степенью расширения, точным рабочим временем и временем затвердевания, которые соответствуют различным видам назначения. Показатели расширения при затвердевании для гипсов приведены в Таблице 3.1.2.