Облицовочные материалы.

Литейные формы изготавливают из формовочных смесей, в состав которых входят гипс, огнеупорные и связующие вещества или специальные огнеупорные массы (у каждой фирмы производителя эти массы имеют свои запатентованные названия). Смесь должна обладать свойствами: быть пластичной, прочной, газопроницаемой и огнеупорной, расширяться при затвердевании и нагревании.

Формы в точном литье делают двухслойными. Внутренний слой формы, называемый облицовочным, непосредственно соприкасается с расплавленным металлом и поэтому должен быть высокоогнеупор­ным, прочным и газопроницаемым. Облицовочный слой оформляет геометрические размеры отливки, поэтому необходимо, чтобы он точно копировал модель.

Если облицовочный слой не будет прочным, то струя расплавлен­ного металла сможет его разрушить и закрыть доступ металла к другим участкам формы или исказит контуры отливаемой детали при малой огнеупорности облицовочного слоя формы под влиянием высокой температуры металла он может сплавиться, или, как гово­рят, «пригорит к отливке». Поверхность отлитой детали после очистки будет неровной, а операция очистки затруднена, так как частицы облицовочного слоя формы сплавятся с металлом.

Назначение наружной части формы – упрочнение облицовочного слоя. Однако и наружная часть формы также должна быть газо­проницаемой, достаточно прочной и огнеупорной.

Все облицовочные материалы в точном литье по выплавляемым моделям состоят из порошка — наполнителя и жидкости — склеивающе­го, связывающего вещества.

В настоящее время для паковки воскового дерева применяют современные паковочные огнеупорные массы, использование которых значительно упрощает работу зубного техника-литейщика, а литье получается на много точнее, поверхность отливки чище. Но, так как многие стоматологические поликлиники и отделения до сих пор используют литье в огнеупорной массе из этисиликата с маршалитом, не смотря на то, что оно дает менее точное литье, часто с усадкой, а процесс намного более трудоемкий, рассмотрим схему данного литья.

Схема литья в огнеупорной паковочной массе из этилсиликата с маршалитом:

1. Гидролизованный этилсиликат смешивается с маршалитом до консистенции жидкой сметаны.

2. Этим составом обливается восковое дерево, предварительно установленное на литьевой конус, и сразу же посыпается песком (создается огнеупорная рубашка).

3. Все это помещается в аксикатор, где сушится в парах аммония в течение 5 минут.

4.  На подставку с конусом надевают опочное кольцо, снова гидролизованный этилсиликат смешивается с маршалитом до консистенции жидкой сметаны и этот состав приливается по краю опочного кольца.

5.  Второй раз помещается в аксикатор, но уже на 40 минут.

6. Затем, все это помещается на вибростолик (рис. 2) и расстояние между облитыми восковым деревом на конусе и краями опоки засыпается песком.

7. Сверху (с противоположной стороны от основания литейного конуса, на котором и стоит литниковое дерево) готовится пробка из силикатного (канцелярского) разведенного клея. Когда она высыхает, песок не высыпается – готовая опока помещается в горячую муфельную печь, где и происходит выплавка воска.

Рис.2. Вибростолик

В качестве наполнителя для облицовочного слоя формы при­меняют огнеупорные материалы, представляющие собой мелкодисперс­ный порошок:

1) маршаллит (мелкий помол природного кварцита или чистого кварцевого песка) — огнеупорность 1700°С;

2) корунд (окись алюминия);

3) электрокорунд;

4) плавленный кварц.

Применение кварцитов как наполнителя основано не только на их высокой огнеупорности, но в основном на свойстве давать остаточные изменения в объеме при нагревании. При продолжитель­ном нагревании кварцит переходит в другие модификации, увеличи­ваясь в объеме на 15—19%. Смешивая кварциты с гипсом, можно получить массу с необходимым коэффициентом расширения.

Все эти материалы не обладают пластичностью. Поэтому в состав облицовочных масс вводят связывающие вещества — высокомолекуляр­ные кремнистые соединения (этилсиликат, жидкое стекло).

Этилсиликат — сложное кремнийорганическое соединение, разработанное советскими учеными. Смешанное с наполнителем, оно покрывает модель тонкой эластичной пленкой, которая после высыхания приобретает необходимую механическую прочность и высокую огнеупорность при весьма чистой поверхности. Для полу­чения связки на основе этилсиликата его подвергают гидролизу. В ре­зультате реакций, идущих в несколько фаз, происходит образование молекул полимера.

Для гидролиза берут на 1 часть воды 10 частей этилсиликата. Чтобы предупредить образование геля и снизить чрезмерную концентрацию SiO2 в этилсиликате, для гидролиза используют чистую воду, а 92—96% этиловый спирт, разбавленный расчетным количеством воды. Вместо спирта можно применять ацетон. В гидро­лизе участвует 8—15% присутствующей в спирте воды, а избыточ­ное содержание спирта снижает содержание SiO2 в этилсиликате.

Исследования показали, что наибольшей прочностью (10—11 кг/см2) обладают оболочки, изготовленные на связующем веществе, содержа­щем 18% SiO2. Концентрация Siо2 ниже 16% приводит к уменьше­нию вязкости и снижению прочности (9—4 кг/см2), а содержание SiO2 более 20% дает пленку большей толщины вследствие уменьше­ния текучести и, следовательно, увеличивает толщину слоя, а тол­стый облицовочный слой может растрескаться при сушке. Желатель­но, чтобы содержание соляной кислоты в гидролизованном растворе было 0,1%. Избыток кислоты способствует растрескиванию формы, недостаток ее замедляет сушку.

Практически гидролиз проводится при смешении в течение 10—15 мин следующих составов жидкостей:

Этилсиликата 60 мл, спирта   30 мл, подкисленной воды 10 мл;

«                    60 «   «      40 «        «           « 8—10мл;

«              60 «   « 40 « дистиллированной воды 8 мл,      соляной кислоты (концентрированной) 2 мл.               

Подкисленная вода получается при смешении 100 мл воды с 1 мл концентрированной соляной кислоты.

Отмеривают необходимое количество веществ, спирта (или аце­тона), сливают вместе с подкисленной водой и затем постепенно доставляют этилсиликат, тщательно перемешивая. Реакция идет с выделением тепла. Так как температура раствора не должна превышать 45°С, то сосуд лучше поместить в холодную воду. В случае повышения температуры следует прекратить добавку этилсиликата, пока температура не снизится.

Составы облицовочного слоя со связующим слоем на основе этилсиликата: 1) облицовочный слой со связующим этилсиликатом, растворенным в спирте: 1 часть гидролизованного этилсиликата, 2 части маршаллита; 2) облицовочный слой со связующим этилсили­катом, растворенным в ацетоне; 30% этилсиликата, 70% маршаллита.

Ввиду того, что восковые модели обладают малой прочностью, а литейные формы с целью повышения точности отливки являются неразъемными, единственным способом нанесения на модель облицо­вочного слоя является покрытие моделей огнеупорной жидкостью, которая после высыхания и термической обработки становится достаточно прочной и огнеупорной. Процесс покрытия состоит в следующем. Техник берет модель или блок восковых моделей рукой за литниковую систему и погружает в сосуд с подготовлен­ной смесью наполнителя и связующего вещества. Для нанесения первого слоя блок погружают в смесь З-6 раз. После последнего погружения излишкам смеси дают стечь с блока, для чего его повора­чивают над сосудом. Необходимо следить, чтобы смесь равномерно покрывала все участки деталей и не образовывала утолщенных слоев.

Смесь можно наносить мягкой волосяной кисточкой, покрывая сначала глубоко лежащие участки моделей.

Как только излишки массы стекут с моделей, необходимо не­медленно и аккуратно обсыпать модель сухим кварцевым песком, чтобы закрепить нанесенную облицовку и предупредить ее стекание с отдельных участков.

Сушка облицовочного слоя покрытия проводится на специальных подставках при температуре 20—22°С в течение 1 1/2—2 ч и под слегка нагретой воздушной струей в течение 40—50 мин. Нагретый воздух можно направлять на модели при помощи вентилятора, помещенного впереди электрической печки.

Жидкое стекло состоит из окисей щелочных металлов и кремнезема (28—34%) для использования в качестве связующего жидкое стекло нуждается в предварительной подготовке 7% раство­ром соляной кислоты для ускорения образования коллоидного кремнезема в облицовочном слое формы.

Раствор составляют в следующих объемных соотношениях: жидкого стекла 32%, 7% раствора соляной кислоты 8%, дистиллиро­ванной воды 60%. Выпавшая масса постепенно самостоятельно растворяется за 24 ч.

Облицовочный слой со связующим жидким стеклом имеет следую­щий состав: 50—60% маршаллита, 50-40% жидкого стекла.

Размешав подготовленный за 24 ч раствор жидкого стекла с маршаллитом в указанных соотношениях, наносят его на модель, затем обсыпают песком и погружают на 1—2 мин в 18% водный раствор хлорида аммония для закрепления (в аксикатор). В результате реакции с хлоридом аммония мгновенно выпадает коллоидный кремнезем, проч­но цементирующий частицы маршаллита и песка.

Предложен также ряд других смесей для облицовочного слоя.

Масса Цитрина: 85-90% окиси алюминия с 10—15% гипса заме­шивают на растворе целлулоида в ацетоне (2:98) до жидкой конси­стенции.

С. В. Хлюстов предлагает применять шамотную пыль, разведенную в смеси: 1 часть жидкого стекла с 2—3 частями воды.

Рецепт М. Л. Манукяна: 87% шамотной пыли, 5% чесовярской глины, 8% просяновской глины разводят на водном растворе жид­кого стекла (1 часть жидкого стекла и 3 части воды).

Перечисленные массы можно применять при литье всех сплавов, используемых в ортопедической стоматологии. Однако для сплавов, которые имеют температуру плавления ниже 1100°С, можно исполь­зовать смесь гипса с пемзой, маршаллитом, мелким речным песком в соотношении 2:1. Хорошо перемешанную смесь замешивают на воде, как обычный гипс, и наносят облицовочный слой. При литье золотых, а также серебряно-палладиевых сплавов можно форми­ровать модели без нанесения облицовочного слоя, применяя специа­льные формовочные массы, но это почти всегда ухудшает качество литья.

При формовке модели без облицовочного слоя модель с литникобразующими штифтами укрепляют на конусе, затем замешивают формовочную массу более жидкой консистенции, наносят ее на поверхность как облицовочный слой.

Пока масса не затвердела, на конус надевают опоку и заполняют доверху небольшими порциями этой же массы. При этом, чтобы избежать образования воздушных пузырей, следует все время постукивать конус о край резиновой чашки. Можно вести формовку иначе: наполнить опоку массой и в нее медленно погрузить предварительно обмазанную этой же массой модель.