6

/ 2 0 1 2

33

T E C H N I K A

D E N T Y S T Y C Z N A

Ocena właściwości
mechanicznych
i budowy wewnętrznej

protez wykonanych z polimerów wzmocnionych
siateczką metalową

Obecnie technika dentystyczna

dąży do stosowania protez o jak naj-
prostszej budowie (bez skompliko-
wanych elementów mechanicznych,
np. do umocowania protez) i stosuje
czynnościowe ukształtowanie płyty
podstawowej (3).

Wzmacnianie protez dentystycz-

nych realizuje się w celu wzmocnienia
płyty lub trzonu protezy. Do zbrojenia
protez można zastosować różnego ro-
dzaju elementy wzmacniające, takie
jak: włókna węglowe, ceramiczne,
szklane, siatki lub łuki metalowe (5).

C

EL

I

ZAKRES

PRACY

Celem pracy jest zbadanie zmian
strukturalnych, nasiąkliwości, wła-
ściwości mechanicznych i tempera-
tury mięknięcia tworzywa akrylano-
wego.

Do badań strukturalnych frakto-

graficznych zostały wykonane dwie
różne protezy całkowite z tworzywa
akrylowego termopolimeryzującego,
które przechowywano w sztucznej
ślinie przez trzy miesiące. Pierwsza
proteza była wzmocniona siateczką
metalową, natomiast drugą wykonano
bez wzmocnienia. Sporządzono także
próbki o odpowiednich wymiarach
do dalszych badań, z siateczką me-
talową i bez. Próbki te przeznaczono
do badań wytrzymałościowych.

Na początku do uzupełnień protetycz-
nych stosowano celuloid, który wypro-
dukowano w USA w latach 1850-1875.
Charakteryzował się on dobrą wytrzy-
małością na złamanie i łatwością uży-
cia. Pomimo stosunkowo dobrych cech
mechanicznych okazało się, że w wa-
runkach jamy ustnej nowy materiał
szybko zmieniał kolor oraz wywoływał
zapalenie błony śluzowej (1).

W roku 1935 po raz pierwszy za-

prezentowano polimetakrylan mety-
lu, zwany szkłem wodnym z powodu
jego bardzo dobrych własności optycz-
nych. Materiał ten początkowo stoso-
wano przy użyciu metody wtryskowej,
co dawało bardzo dobre efekty. W tym
samym roku przedstawiono produkt
pod nazwą Paladon, który cechował
się głównie łatwością stosowania. Pro-
ces polegał na rozdrobnieniu płyty
wykonanej z polimetakrylanu metylu,
po czym mieszano go z metakrylanem
metylu (2).

W 50. latach XX wieku rozpoczę-

to produkować tworzywo akrylowe
o barwie zębów naturalnych, które
po raz pierwszy wykorzystano do wy-
twarzania koron i mostów. Wprowa-
dzono też tworzywa akrylowe polime-
ryzujące w temperaturze pokojowej,
które stosowane są najczęściej do na-
praw protez i do wykonywania apara-
tów ortodontycznych (2).

TITLE



Assessment of mechanical

properties and internal structure
of prostheses, made of polymers,
reinforced with metal mesh

SŁOWA KLUCZOWE



tworzywo

akrylowe, siatka wzmacniająca, badania
strukturalne, pomiar twardości,
wytrzymałość na zginanie

STRESZCZENIE



W pracy

przedstawiono ocenę właściwości
mechanicznych i budowy wewnętrznej
protez wykonanych z polimerów
wzmocnionych siateczką metalową.

KEY WORDS



acrylics, reinforcement

mesh, structural studies, hardness
measurement, flexural strength

SUMMARY



This work presents

an evaluation of mechanical properties
and internal structure of the prosthesis,
made from polymers, reinforced with
metal mesh.

prof. zw. dr hab. n. tech. Maciej Hajduga

1

, Monika Szebestová

2

W

technice denty-

stycznej znajduje

zastosowanie wiele mate-
riałów. Podstawowymi
surowcami do wykonywania
protez dentystycznych
są tworzywa akrylowe.

N

O W O C Z E S N Y

T

E C H N I K

D

E N T Y S T Y C Z N Y

34

T E C H N I K A

D E N T Y S T Y C Z N A

M

ATERIAŁY

PRZEZNACZONE

DO

BADAŃ

Badania przeprowadzono na tworzy-
wie akrylanowym firmy ZHERMA-
POL – Villacryl H Plus. Jest to two-
rzywo polimeryzowane na gorąco,
przeznaczone do wykonania płyt
protez dentystycznych osiadających,
całkowitych i częściowych.

Zalety: wysoka estetyka protezy

dzięki naturalnym kolorom; stabil-
ność barwy; obojętny biologicznie;
zapewnia komfort użytkowania pro-
tezy; duża wytrzymałość.

Charakterystyka: odcienie barw-

ne: 0 (bezbarwny), V2 (mleczny róż
żyłkowaty), V4 (różowy żyłkowaty);
proporcje mieszania: 4,4 ml płynu
na 10 g proszku. Po zmieszaniu skład-
ników możliwość pracy przez 30 mi-
nut; polimeryzacja: przez 30 minut
w 60-100°C, następnie przez 30 min
w 100°C, potem chłodzenie przez
30 minut do 30°C; wytrzymałość
na złamania 98,2 MPa.

Do wzmocnienia płyty protezy

użyto siateczki metalowej firmy Den-
taurum.

Cechy: siateczka perforowana,

przeznaczona do wzmocnienia gór-
nych protez całkowitych i częścio-
wych; okrągłe otwory o średnicy
2,5 mm pozwalają na silniejsze połą-
czenie warstwy tworzywa akrylano-
wego z siateczką; wykonana ze stopu
CrNi; grubość: 0,4 mm.

P

ROCEDURY

BADAWCZE

Do badań strukturalnych sporzą-
dzono dwie protezy całkowite, jed-
ną wzmacnianą siatką, a drugą bez

wzmocnienia. Najpierw odlano mo-
dele szczęk z gipsu klasy IV. Na nich
zostały wymodelowane płyty protez
i ustawione zęby sztuczne. Następ-
nie wymodelowano łęki zębodołowe,
aby wygląd protezy zbliżyć do natu-
ralnego ukształtowania powierzchni
przedsionkowych. Krawędzie prote-
zy zostały zaokrąglone i wygładzone.
Tak przygotowane protezy zostały
poddane procesowi puszkowania.

Protezy puszkowano metodą od-

wrotną. Do niższej części puszki usta-
wiono podstawę modelu gipsowego
w położeniu centralnym. Następnie
do puszki wlano rozrobiony gips
i zatopiono w nim model gipsowy.
Ważne jest wygładzenie powierzchni
gipsowych w celu usunięcia ewen-
tualnych zagłębień i nierówności.
Następnie powierzchnię gipsową
zaizolowano i nałożono środkową
część puszki. Wypełniono formę
gipsem, zamknięto puszkę i włożo-
no do wyparzarki na około 10 minut.
Po wyjęciu puszkę otworzono i usu-
nięto resztki wosku. W taki sposób
z jednej części otrzymano pozytyw
formy, a z drugiej negatyw z zębami
sztucznymi. Następnie ponownie za-
izolowano powierzchnie gipsowe.

Po wyschnięciu izolatora zaczęto

rozrabiać masę akrylową według
zaleceń producenta. Po uzyskaniu
odpowiedniej konsystencji wprowa-
dzono ją do formy dla jednej protezy,
a dla drugiej włożono siatkę metalo-
wą, po czym uzupełniono akryl. Pusz-
ki włożono pod prasę hydrauliczną
na 15 minut przy ciśnieniu 80 barów.
Puszki polimeryzacyjne zostały skrę-

cone do ramki i włożone do polime-
ryzatora, gdzie przebiegła polimery-
zacja wg zaleceń producenta.

Do badań wytrzymałościowych wy-

konano próbki o wymiarach: długość
– 7 cm, szerokość – 1 cm, grubość –
4 mm.

Wykonano 10 próbek, po pięć

z siatką wzmacniającą i pięć bez
wzmocnienia. Najpierw sporządzo-
no ich woskowe pierwowzory. Służy-
ły do tego paseczki wycięte z wosku
o podanych wymiarach, które na-
stępnie zatopiono w puszce polime-
ryzacyjnej w połowie ich szerokości.
Proces puszkowania wykonano tak
samo jak w przypadku protez denty-
stycznych.

Po zakończeniu polimeryzacji wy-

jęto puszki, uwolniono protezy i prób-
ki akrylowe. Następnie przystąpiono
do obróbki za pomocą kamieni i frezów
do akrylu. Po usunięciu nadmiaru two-
rzywa oraz pozostałości gipsu wygła-
dzono wszystkie nierówności materiału
akrylowego za pomocą gumek. Dalej,
używając szmaciaka i pumeksu, zostały
wypolerowane protezy i próbki.

Następnie protezy dentystyczne

poddano procesowi nawilżenia. Prze-
chowywano je w środowisku wilgot-
nym, w sztucznej ślinie, żeby zapew-
nić warunki podobne do tych, które
panują w jamie ustnej. Zanurzone
były przez trzy miesiące w temperatu-
rze pokojowej (około 21°C) w porcela-
nowych naczyniach. Następnie prze-
łamano je w linii środkowej i połowy
z każdej protezy zostały wysuszone.
Takie próbki poddano badaniom fak-
tograficznym.

Próbka

bez wzmocnienia

[HRM]

Próbka

ze wzmocnieniem

[HRM]

1

97

96

2

93

93

3

93

91

4

97

94

5

96

92

Średnia

95,2

93,2

Tab. 1. Wyniki pomiaru twardości

Próbka

bez wzmocnienia

Próbka

ze wzmocnieniem

1

114,3°C

114,1°C

2

114,6°C

113,9°C

3

114,1°C

114,0°C

4

114,7°C

114,2°C

5

114,0°C

114,5°C

Średnia

114,34°C

114,14°C

Tab. 2. Wyniki pomiaru temperatury mięknięcia wg Vicata

6

/ 2 0 1 2

35

T E C H N I K A

D E N T Y S T Y C Z N A

Badania strukturalne
faktograficzne
Badania faktograficzne zostały prze-
prowadzone na mikroskopie metalo-
graficznym Axio Imager M1m firmy
Carl Zeiss przy powiększeniach: 10,
20, 30 i 50x. Obserwowano przełomy
dwóch rodzajów protez dentystycz-
nych wykonanych z tworzywa akry-
lowego termopolieryzującego (z siat-
ką metalową i bez). Wyniki badań
przedstawiono na rys. 1-4.

Badania twardości
Pomiary twardości wykonano me-
todą Rockwella zgodnie z normą
PN-EN ISO 6508-1. Obciążenie
wstępne wynosiło 98,07 N, natomiast
główne 588,4 N. Do pomiarów użyto
wgłębnika kulki o średnicy 6,65 mm
± 0,015 mm. Badanie twardości prze-
prowadzono na aparacie o nazwie
Rockwell CV 600-D.

Twardość została określona dla ma-

teriału uzbrojonego siatką metalową

i bez wzmocnienia. Wyniki pomiaru
umieszczono w tab. 1.

Statyczna próba zginania
Pomiar zginania tworzywa przepro-
wadzono na maszynie uniwersalnej
Instron 5900. Został on wykonany
zgodnie z normą PN-79/C-89027,
w temperaturze 23°C i przy wilgotno-
ści 50%. Prędkość trawersy wynosiła
2 mm/min, a pomiar został zakończo-
ny po pęknięciu próbki.

Rys. 5 przedstawia zależność ła-

dunku od odkształcenia dla próbek
bez uzbrojenia, natomiast rys. 6 ob-
razuje wyniki zginania dla próbki
zbrojonej siateczką metalową.

Wyniki pomiaru
temperatury mięknięcia wg Vicata
Do badań temperatury mięknięcia
wg Vicata zastosowano maszynę HDT
3-Vicat firmy INSTRON. Pomiar ten
został wykonany zgodnie z normami,
czyli igła na przyrządzie ustawiona

była na odległość 3 mm od próbki.
Przyrząd umieszczony został w łaź-
ni wodnej, która miała temperatu-
rę początkową 20°C. Wynik został
odczytany, kiedy czujnik wgłębił się
w powierzchnię badanego materiału
na głębokość 1 mm. Wyniki pomiaru
zostały umieszczone w tab. 2.

P

ODSUMOWANIE

Badania strukturalne przełomów
charakteryzują wewnętrzną budo-
wę tworzywa akrylowego polimery-
zowanego na gorąco. Na wszystkich
przełomach tworzywa widoczne
są barwniki w postaci czerwonych
nitek. Próbki wzmocnione siateczką
metalową mają strukturę bardziej
kruchą i łupliwą (rys. 1, 3). W prób-
kach bez wzmocnienia przeważa
struktura ciągliwa, bardziej jedno-
lita, nie występują łupliwości mate-
riału, wyraźnie zaznaczona jest gra-
nica obszaru kruchego i ciągliwego
(rys. 2, 4).

N

O W O C Z E S N Y

T

E C H N I K

D

E N T Y S T Y C Z N Y

36

T E C H N I K A

D E N T Y S T Y C Z N A

Na podstawie wyników badań

twardości przy użyciu twardościo-
merza Rockwell CV 600-D można
stwierdzić, że obecność siateczki
metalowej nie poprawia wytrzy-
małości materiału, a wręcz go ob-
niża. Średnia twardość próbek
wzmocnionych siateczką metalową
wynosiła 93,2 HRM, a w przypad-
ku próbek bez wzmocnienia twar-
dość była nieco większa i wynosiła
95,2 HRM.

Pomiary wytrzymałości na zgi-

nanie przy użyciu urządzenia IN-
STRON 5900 wykazały, że próbki bez
wzmocnienia cechuje większa wy-
trzymałość na zginanie. Ich średnia
wytrzymałość wynosiła 89,456 MPa.
Natomiast próbki wzmocnione siat-
ką o wytrzymałości 77,564 MPa
wykazały się wytrzymałością na zgi-
nanie mniejszą o 11,892 MPa.

Badania temperatury mięknięcia

wg Vicata wykazały, iż temperatury
te w obu rodzajach próbek są zbliżo-
ne: 114,34°C – próbki bez wzmocnie-
nia i 114,14°C – próbki wzmocnione
(tab. 2, s. 34).

Reasumując, powyższe wyniki

wykazują, że wzmacnianie protez
siateczką metalową nie poprawia
wytrzymałości mechanicznych two-
rzywa, lecz przeciwnie obniżają je.
Widoczne jest także pogorszenie
struktury tworzywa w okolicach
siateczki, co może być powodem
niedostatecznej krystalizacji. Pro-
tezy wzmacniane takim sposobem
są trudne, a niekiedy niemożliwe
do naprawy.



1

Akademia Techniczno-Humanistyczna

w Bielsku-Białej,

Wyższa Szkoła Inżynierii Dentystycznej

i Nauk Humanistycznych w Ustroniu

2

Wyższa Szkoła Inżynierii Dentystycznej

i Nauk Humanistycznych w Ustroniu

KONTAKT

Monika Szebestová

Mickiewiczová 1078/48, Karviná 73301

tel. [phone]

e-mail: [e-mail]

Piśmiennictwo dostępne w redakcji.

6

Zależność ładunku od odkształcenia dla próbek z uzbrojeniem

1

Przełom kruchy tworzywa wysuszonego i wzmocnionego, pow. 10x

2

Przełom mieszany tworzywa

akrylowego wysuszonego, pow. 10x

3

Przełom kruchy tworzywa nawilżonego i wzmocnionego sia-

teczką, pow. 10x

4

Przełom mieszany tworzywa nawilżonego w ślinie sztucznej, pow. 10x

5

Zależność ładunku od odkształcenia dla próbek bez uzbrojenia

Load kN

Load kN

Odkształcenie mm

Odkształcenie mm

0,20

0,15

0,10

0,05

0,00

0,15

0,10

0,05

0,00

0

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10 11 12 13

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Próbka: 1
Próbka: 2
Próbka: 3
Próbka: 4
Próbka: 5

Próbka: 1
Próbka: 2
Próbka: 3
Próbka: 4
Próbka: 5

1

2

3

4