CC BY
79
УДК: 616.314 - 089.28 - 77 - 085.462:678.7] - 092.4
ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНЕ ДОСЛІДЖЕННЯ МЕХАНІЧНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ З’ЄДНАННЯ БАЗИСНОЇ ТА ЕЛАСТИЧНОЇ
ПЛАСТМАС
Є. С. Лещук
Львівський національний медичний університет імені Данила Галицького
Резюме
Автором проведены исследования механических свойств эластичных пластмасс («Ufi Gel Р» и «ПМ-С») на сжатие и растяжение при помощи специально изготовленных образцов. Было обнаружено, что эластичный участок (середина) образца из силиконового материала, который применяли для соединения частей акрилового образца, изготовленная из «Ufi Gel P», в
1,5 раза пластичнее (т. е. способность на так называемое "проседание"), чем «ПМ-С» при деформации на сжатие, и соответственно в 2 раза эластичнее при деформации растяжения. Также доказано, что прочность эластического участка (склеивания) исследуемых образцов с «Ufi Gel P» почти в 4 раза выше, чем у «ПМ-С».
Ключевые слова: пластиночные зубные протезы, эластичные
пластмассы «ПМ-С», «Ufi Gel P».
Summary
The author studied the mechanical properties of elastic plastics (Ufi Gel P and PМ-С) and their tensile strength using specially made models. It was found that the elastic area (middle part) of the pattern of silicone material used to connect the parts of the acrylic model, made of Ufi Gel P, was 1.5 times more flexible (the ability of so-called "shrinkage") than the PM-C one during compressive
deformation, as well as 2 times more flexible in elastic deformation during stretching. It was also proved that the strength of the elastic area (bonding) of the studied models of Ufi Gel P was 4 times higher than in PM-С ones.
Key words: plate dentures, flexible plastic, PM-С, Ufi Gel P.
Література
1. Згонник О. С. Клініко-технологічні особливості виготовлення повних знімних протезів з використанням еластичних пластмас: автореф. дис. на здобуття наук. ступеня канд. мед. наук: спец. 14.01.22
«Стоматологія» / О. С. Згонник. - Полтава, 2004. - 18 с.
2. Комар І. Г. Матеріали для виготовлення тимчасових коронок та мостоподібних протезів. Аналітичний огляд / І. Г. Комар, Н. М. Дидик // Новини стоматології. - 2005. - № 3. - С. 80-85.
3. Кузнєцов В. В. Покращення якості базисних матеріалів для знімних протезів / В. В. Кузнєцов // Вісник стоматології. - 2008. - № 1. - С. 9192.
4. Лабунец В. Д. Методы подготовки тканей протезного ложа к протезированию съемными пластиночными протезами / В. Д. Лабунец, И. Е. Морозов, В. Б. Новицкий // Вісник стоматології. - 2000. - № 1. -
С. 62-64.
5. Матеріалознавство у стоматології ; за ред. М. Д. Короля. - Вінниця: Нова книга, 2008. - 235 с.
6. Мащенко И. С. Технологическое оснащение для исследования состояния зубочелюстной системы / И. С. Мащенко, О. В. Громов, С. Д. Захаренков // Современная стоматология. - 2004. - № 2. - С. 129-131.
7. Пеньковский Г. М. Забезпеченість дорослого міського населення України зубними протезами / Г. М. Пеньковский, О. В. Тітаренко // Одеський медичний журнал. - 2000. - № 2. - С. 53-56.
8. El-Hadary A. Comparative study of water sorption, solubility, and tensile bond strength of two soft lining materials / A. El-Hadary, J. L. Drummond //
J. Prosth. Dent. - 2000. - Vol. 83, № 3. - Р. 356-361.
9. Haralabakis N. B. Surgical intervention to prevent exfoliation of central incisors from elastic wear / N. B. Haralabakis, A. Tsianou, C. Nicolopoulos // J. Clin. Orthod. - 2006. - Vol. 40. - P. 51-54.
10. Orthodontic treatment with a series of removable appliances / D. A. Chenin,
A. H. Trosien, P. F. Fong [et al.] // J. Am. Dent. Assoc. - 2003. - Vol. 134. -P. 1232-1239.
11. Treatment and posttreatment dentoalveolar changes following intrusion of mandibular molars with application of a skeletal anchorage system (SAS) for open bite correction / J. Sugawara, U. B. Baik, M. Umemori [et al.] // Int. J. Adult Orthodon. Orthognath. Surg. - 2002. - Vol. 17. - P. 243-253.
12. Vlaskalic V. Clinical evolution of the Invisalign appliance / V. Vlaskalic,
R. L. Boyd // J. Calif. Dent. Assoc. - 2002. - Vol. 30. - P. 769-776.
Вступ. Знімні зубні пластинтові npoTe3n - oдин із найпртиренітих видів зубних прoтезів. Їх частка в загальній кіль^сті прoтезів, шр виготовляються, складає дo 40 %. Часто знімні пластинтові прoтези стають єдиш мoжливим функцюнальним видoм прoтезування, щo забезпечує максимальне відшвлення жувальш! функції [1, 2, 4, 5, 7, 12].
Однією з найгостріших прoблем сучась! oртoпедичнoї стoматoлoгії є рoзрoбка сшгобів шліпшення ятості знімних пластинтових прoтезів, підвищення їхніх функцюнальних і естетичних ятостей і oсoбливo -збереження oпoрних тканин та зубів, наявних у пoрoжнині рoта [3, 6]. У стoматoлoгічній практиці для шкращення клінічнoгo функцюнування швних знімних прoтезів, виготовлених із акрилoвих пластмас, застoсoвується
технологія виготовлення різноманітних конструкцій протезів із
використанням еластичних пластмас [8, 9].
Щодо матеріалів різних груп, які застосовують у виготовленні повних і часткових знімних протезів, можна сформулювати єдині основні технологічні положення, які визначають використання еластичних пластмас у стоматологічній практиці. Технологія виготовлення протеза має
забезпечувати міцне з’єднання твердих пластмас, що складають основу лікувального протеза, та еластичних пластмас, які використовують як його внутрішній шар. Також технологія має забезпечувати тривале зберігання в клінічній експлуатації еластичних властивостей пластмас та максимальну щільність еластичних матеріалів, що гарантує довготривале гігієнічне зберігання протезів [10, 11].
Проте механічні властивості, зокрема пружність та міцність з’єднання еластичних пластмас вивчені недостатньо. Тому метою нашого дослідження було вивчення механічних властивостей з’ єднання акрилових та еластичних пластмас.
Матеріал і методи. Для дослідження механічних властивостей та міцності з’єднання еластичних підкладок на основі полівінілсилоксанів (А-силіконів) «Ufi Gel P» („Voco”, Німеччина) та силіконової композиції холодного твердіння «ПМ-С» („Стома”, Україна) з твердою акриловою базисною пластмасою «Фторакс» („Стома”, Україна) було виготовлено 28 зразків у вигляді воскових стовпчиків у металевій формі діаметром 17±0,5 мм, довжиною 18±0,5 мм. Віск замінили на базисну пластмасу «Фторакс». Основу всіх пластмасових зразків обробляли шліфувальним папером № 2.
Для утворення з’ єднання акрилової пластмаси з еластичною пластмасою виготовлені акрилові зразки з’ єднували пластинкою воску товщиною 3,5 мм. З’єднані зразки гіпсували в кювету так, щоби площа
роз’єднання головки кювети збігалася з рівнем розташування воскової пластинки. Після видалення воску замішували еластичну пластмасу згідно з вимогами фірм виробників. Під час пакування еластичної пластмаси «ПМ-С» ретельно очищали і висушували поверхню зразків. Наносили на поверхню акрилової пластмаси «Фторакс», тонкий шар праймеру й очікували, коли випарується розчинник (1 хв.). Під час нанесення праймеру повністю покривали всю поверхню, особливо старанно наносили на краї. Праймеру наносили лише один прошарок. Після цього пасту №1 і пасту №2 змішували на скляній пластинці у співвідношенні 1:1 і перемішували шпателем до одержання однорідної маси (30 с.). Далі суміш розподіляли на підготовленій акриловій поверхні, кювету з’ єднували і ставили під прес. Після застигання пластмаси ( не менше 10 хв.) кювету витягували з-під преса. Від початку виготовлення зразків і до моменту проведення механічних досліджень минало 24 год.
Для з’ єднання акрилової пластмаси «Фторакс» та полівінілсилоксанової прокладки «Ufi Gel Р» поверхню акрилової заготовки ретельно очищали, висушували та знежирювали чистим 96 % етиловим спиртом. На заздалегідь підготовлену поверхню акрилової пластмаси наносили тонкий шар адгезиву й очікували 1 хв. «Ufi Gel P»- базис і каталізатор замішували в співвідношенні 1:1 до отримання однорідної маси впродовж 30 с. Підготовлений матеріал наносили на поверхню акрилової заготовки, кювету з’ єднували і ставили під прес на 15 хв. Лише через 24 год. зразки були готові для проведення механічних випробувань.
З метою проведення дослідження було виготовлено 14 зразків діаметром 17±0,5 мм, довжиною 39±0,5 мм. Вони були виготовлені таким чином, що твердий полімер, який складався з двох частин, з’єднувався еластичною пластмасою («ПМ-С» або «Ufi Gel Р»). Товщина прошарку
еластичної пластмаси у всіх зразках становила 3,5 мм. Зовнішні частини зразка імітували протез, на якому кріпляться зуби, а середня частина -підкладку протеза. Для проведення дослідження було виготовлено 6 зразків із еластичної пластмаси «ПМ-С» та 8 - із еластичної пластмаси «Ufi Gel P».
Дослідження проводили у два етапи. На першому етапі вивчали пружні властивості еластичних пластмас шляхом створення на них підвищеного тиску за допомогою розробленого нами пристрою (рис. 1). На другому етапі вивчали міцність з’єднання еластичних та акрилових пластмас за допомогою розривної машини FP 100/1 (рис. 2).
Рис. 1. Пристрій для дослідження пружних властивостей зразків
Рис. 2. Розривна машина FP 100/1
Дослідження міцності з’єднання еластичної і базисної пластмас проведені в лабораторії Львівського фізико-механічного інституту
Національної академії наук України.
Результати й обговорення. Отримані результати дослідження еластичних пластмас на стиск виявили, що у випадку однакового навантаження до 10 кг „просідання” еластичної частини зразка з «Ufi Gel P» (рис. 3, крива 2) приблизно в 1,5 разу більше, ніж у зразка з «ПМ-С» (рис. 3, крива 1). При подальшому навантаженні на стиск ця тенденція зберігалась і при навантаженні 60 кг „просідання” еластичної пластмаси «Ufi Gel P» було більшим у 1,7 разу, ніж у «ПМ-С».
Рис. 3. Вплив деформації стиску на зміну пластичності („просідання”) еластичної пластмаси «ПМ-С» (крива 1) та «Ufi Gel Р» (крива 2)
Результати визначення деформації стиску на зміну пластичності еластичних пластмас «ПМ-С» та «Ufi Gel Р» наведені в табл. 1.
Таблиця 1
Результати пластичності („просідання”) еластичної ділянки зразків під
час деформації стиску
Вид пластмаси
Навантаження, кг «ПМ-С» «Ufi Gel P»
1 0,05±0,01 0,07±0,01**
2 0,09±0,03 0,14±0,01*
4 0,16±0,07 0,25±0,02*
6 0,20±0,06 0,34±0,04**
8 0,27±0,10 0,41±0,04*
10 0,32±0,10 0,50±0,05**
13 0,39±0,10 0,61±0,07**
19 0,49±0,10 0,80±0,09**
25 0,59±0,10 0,99±0,11**
31 0,67±0,12 1,15±0,14**
37 0,75±0,12 1,28±0,15**
40 0,79±0,13 1,34±0,14**
45 0,88±0,13 1,43±0,16**
50 0,98±0,18 1,54±0,20**
55 1,10±0,24 1,65±0,22**
60 1,19±0,27 1,76±0,25**
Примітки: * p<0,05; ** p<0,01.
На другому етапі наших досліджень визначали міцність з’єднання еластичних пластмас («ПМ-С» та «Ufi Gel P») на розрив (або міцність склеювання з твердою підкладкою) еластичної ділянки за допомогою розривної машини FP 100/1. Для цього на кінцях зразків із твердого полімеру виготовляли отвори діаметром 5 мм. За допомогою цих отворів зразки закріплювали в спеціальних захватах, які були пристосовані до розривної машини FP 100/1. Для вивчення розриву зразків було використано динамометр зі шкалою від 0 до 40 кг. Швидкість розтягу розривної машини становила 2 мм/хв.
Масштаб діаграми „навантаження-деформація” становив 1:10.
Дослідження на розрив еластичної ділянки проводили на п’ яти зразках
кожного еластичного матеріалу. Результати дослідження представлені в табл. 2, 3, 4.
Таблиця 2
Результати дослідження міцності та пластичності еластичної пластмаси «Ufi Gel Р» на розривній машині FP 100/1
№ зразка F, мм2 Lo, мм ДІ, мм P, кг ов, кг/мм2 8, % о сер, кг/мм2 Д, сер %
1 227 4 2,5 11,8 0,052 62
2 227 3,5 2,1 3,0 0,013 60
3 227 4 1,8 12,0 0,053 45 0,044 56
4 227 4 2,0 14,2 0,063 50
5 227 3,5 2,2 7,6 0,033 63
Таблиця 3
Т\ • • • • ••
Результати дослідження міцності та пластичності еластичної пластмаси
«ПМ-С» на розривній машині FP 100/1
№ зразка F, мм2 Lo, мм ДІ, мм P, кг ов, кг/мм2 8, % о сер, кг/мм2 8, сер %
1 227 3,5 1,5 1,6 0,007 43 0,012 27
2 227 3,5 1,0 4,2 0,020 29
3 227 3,5 0,4 1,4 0,006 12
4 227 3,5 0,8 3,1 0,014 23
5 227 3,5 1,0 5,0 0,022 29
Примітки:
- площа;
Lo - товщина еластичної підкладки; ДІ - різниця видовження;
P - вага;
ов - міцність з’єднання;
8 - пластичність.
Таблиця 4
Результати дослідження міцності та пластичності еластичних пластмас
на розривній машині FP 100/1
Параметри Вид пластмаси
«ПМ-С» «Ufi Gel P»
т- 2 F, мм 227,00±0,00 227,00±0,00
Lo, мм 3,80±0,27 3,50±0,00*
Al, мм 2,12±0,26 0,94±0,40**
P, кг 9,72±4,45 3,06±1,58*
2 ов, кг/мм 0,04±0,02 0,01±0,01*
5, % 56,00±8,03 27,20±11,23**
Примітки: * p<0,05;
** p<0,01.
Отримані результати виявили, що міцність еластичної ділянки (склеювання) зразків, виготовлених із «Ufi Gel P», майже в 4 рази більша, аніж у зразків, виготовлених із «ПМ-С». Пластичність під час розтягу на розрив «Ufi Gel P» вища у 2 рази в порівнянні з «ПМ-С» (рис. 4, 5).
Рис. 4. Діаграма розриву зразків, виготовлених із пластмаси «Ufi Gel P»
(масштаб діаграми М 10:1)
Рис. 5. Діаграма розриву зразків, виготовлених із пластмаси «ПМ-С»
(масштаб діаграми М 10:1)
Висновки. Отримані результати механічних досліджень на стиск і розтяг (до розриву) еластичних пластмас «Ufi Gel Р» та «ПМ-С», які застосовуються в ортопедичній стоматології, дали можливість дійти відповідних висновків.
> Еластична ділянка (середина) зразка із силіконового матеріалу, який застосовували для з’єднання частин акрилового зразка, виготовлена з «Ufi Gel Р», у 1,5 разу пластичніша (тобто здатність на так зване „просідання”), ніж «ПМ-С» під час деформації на стиск, і відповідно у 2 рази еластичніша під час деформації розтягу.
> Міцність еластичної ділянки (склеювання) досліджуваних зразків із «Ufi Gel P» майже в 4 рази вища, ніж у «ПМ-С».
> Стуктура еластичної пластмаси «ПМ-С» щільніша, ніж глобулярна структура «Ufi Gel P».
