Gips dentystyczny

Gips jest jednym z najbardziej powszechnych materiałów stosowanych w procesie laboratoryjnego wykonawstwa uzupełnień protetycznych i aparatów  ortodontycznych.

W przyrodzie występuje w formie minerału jako diwodzian (dihydrat)-  CaSO4 x 2H2O, który po wypaleniu traci wodę krystaliczną i przechodzi w półwodzian (hemihydrat) -  CaSO4 x ½ H2O.
Po zmieszaniu półwodzianu z wodą ponownie powstaje diwodzian.
Jest to reakcja egzotermiczna podczas której gips zwiększa swoją objętość. Po zakończeniu wiązania następuje okres twardnienia gipsu.

Skład gipsu naturalnego:

• 32,5% tlenek wapnia
• 46,6% tlenek siarki (VI)
• 20,9% woda

Podział gipsów dentystycznych:

• Klasa I – gips wyciskowy
• Klasa II - gips modelowy
• Klasa III – gips odlewowy twardy
• Klasa IV – gips odlewowy o zwiększonej wytrzymałości i małej ekspansji (<0,05%); supertwardy
• Klasa V – gips odlewowy o zwiększonej wytrzymałości i dużej ekspansji (0,16-0,3%); supertwardy

Gips klasy I 

• Wyciskowy
• Bardzo duża twardość i sztywność – konieczność odłamania przed usunięciem wycisku z jamy ustnej
• Trudności w odlewaniu
• Współcześnie został wyparty przez inne, znacznie lepsze materiały wyciskowe
• Kolor: różowy

Gips klasy II

• Modelowy
• Przeznaczony do wykonawstwa: modeli diagnostycznych, modeli szczęki przeciwstawnej, prac pomocniczych (osadzanie modeli w artykulatorze, puszkowanie protez stałych i ruchomych)
• Kolor: biały i szary

Gips klasy III

• Odlewowy
• Do sporządzania modeli roboczych pod protezy ruchome i podstaw modeli dzielonych
• Do tej klasy należy też biały gips ortodontyczny: mieszanina gipsu modelowego i odlewowego (II + III)
• Kolor: żółty, seledynowy, niebieski

Gips klasy IV

• Supertwardy o małej ekspansji
• Modele dzielone (segmentowe) pod protezy stałe i implantoprotezy
• Kolor: piaskowy, brązowy, czarny

Gips klasy V

• Supertwardy o zwiększonej ekspansji
• Ekspansja kompensuje skurcz tworzyw akrylowych podczas chłodzenia
• Modele robocze pod protezy ruchome wykonywane metodą wtryskowo-ciśnieniową
• Kolor: pomarańczowy, zielony, brązowy

PROCES PRODUKCJI GIPSÓW

Ogrzewanie skały gipsowej w  120 ⁰ C  à  powstaje kalcynowany półwodny siarczan (VI) wapnia –  β-półwodzian

• Proszek  posiada długie porowate kryształy o nieregularnej budowie
• Wykorzystywany  w gipsie wyciskowym (I) i modelowym (II)
• Zalecana proporcja wody do proszku: 60 g / 100 g

Ogrzewanie skały gipsowej w 125 ⁰ C   w obecności   pary wodnej pod ciśnieniem 6 barów  à  powstaje autoklawowany półwodny siarczan (VI) wapnia – 
α-półwodzian  lub hydrocal

• Proszek o mniejszych, regularnych kryształach niezawierający porowatości
• Wykorzystywany do produkcji gipsów twardych III klasy
• Zalecana proporcja wody do proszku:  35g/100g

Gotowanie skały gipsowej w 30% roztworze CaCl₂  lub MgCl₂  i zmielenie do odpowiedniej wielkości à Densit

• Właściwościami zbliżony do autoklawowanego siarczanu wapnia, jednak posiada  gładkie kryształy i większą gęstość
• Wykorzystywany do produkcji gipsów klasy IV i V
• Ilość wody do proszku: 20 g / 100 g

Do gipsów odlewowych (klasa III, IV, V) dodawane są substancje zmniejszające zapotrzebowanie gipsu na wodę

Gips syntetyczny 

2 drogi otrzymania gipsu:

a) Gips chemiczny  - jako produkt uboczny przy produkcji przemysłowej kwasu fosforowego  

b) REA - gips - w procesie odsiarczania spalin w elektrowniach węglowych przy zastosowaniu tzw. mokrej metody wapiennej

• Po odwodnieniu i krystalizacji ma podobne właściwości fizykochemiczne jak gips naturalny
• Zaliczany jest do klasy IV
• Drobnoziarnisty (ziarna nie przekraczają  0,1 mm) i przyjmują postać igłową, sztabkową lub kulistą (gips naturalny tworzy nieregularne agregaty)
• Duża twardość, stabilność wymiarów, gładkość i dokładność odwzorowywania
• Nazwy gipsów syntetycznych : Diamant, Fuji Rock

REAKCJA WIĄZANIA GIPSU

Według teorii van’t Hoffa przebieg wiązania hemihydratu w wyniku której powstaje dihydrat,  zależy od różnicy w rozpuszczalności obu tych form gipsu w wodzie

Półwodzian jest komponentą dobrze rozpuszczalną i tworzy roztwór nasycony. Diwodzian jest z kolei słabo rozpuszczalny w wodzie i powoduje przesycenie roztworu, co prowadzi do jego krystalizacji w formie długich, przeplatających się igieł.

Reakcja chemiczna wiązania półwodzianu wymaga dostarczenia 18 g wody na 100 g proszku gipsowego. Jednak gips zarobiony tak małą ilością wody, ma dużą konsystencję i nie jest przydatny klinicznie.

Dlatego należy użyć 45 g wody na 100 g proszku. Nadmiar wody niebiorący udziału w chemicznej reakcji wiązania – tzw. woda dodatkowa/wolna ulega odparowaniu po związaniu gipsu, co może powodować powstanie porowatości.

Czynniki mające wpływ na ilość wody użytej do zarabiania:
1.Wielkość kryształów
2. Kształt kryształów
3. Porowatość kryształów

Duże kryształy  +  nieregularny kształt + dużo porowatości  =   potrzebna większa ilość wody

Mieszalnik próżniowy do gipsu

ODLEWANIE MODELI

Do gumowej miski należy wlać wodę, a następnie stopniowo proszek gipsowy (półwodzian). Proszek dosypujemy do momentu, kiedy kolejna jego porcja nie zostaje zwilżona wodą. Mieszamy łopatką metalową lub plastikową 30-60 s ruchami okrężnymi (niebezpieczeństwo wprowadzenia pęcherzyków powietrza).
Nie wolno do już zarobionego gipsu dolewać wody, bo spowoduje wzrost kruchości masy.
Natomiast nadmiar wody można odlać bez negatywnego wpływu na jakoś odlewanego modelu.

Korzystniejsze jest mieszanie w mieszadle próżniowym: do wody dodajemy proszek wg zaleceń producenta, wstępnie mieszamy łopatką, a następnie umieszczamy miskę w uchwycie mieszadła, włączamy próżnię i mieszamy 30-60 sekund. Dzięki temu powstaje masa homogenna, pozbawiona pęcherzyków powietrza.

Wlewając zarobiony gips do wycisku należy robić to powoli, małymi porcjami, rozpoczynając od najwyższych miejsc (szczęka-podniebienie; żuchwa – zachyłek przedsionka).

Odlewanie powinno odbywać się na stoliku wibracyjnym w celu uniknięcia zamknięcia pęcherzyków powietrza. Zbyt intensywne i chaotyczne potrząsanie wyciskiem, do którego wlewamy gips, może doprowadzić do pękania modelu.

Wypełniony z nieznacznym nadmiarem wycisk odwraca się i umieszcza na blacie lub w specjalnych gumowych foremkach, (wypełnionych gipsem) które ułatwiają obcięcie podstawy.

Łuki można odlewać z gipsów klasy II lub IV – modele dzielone, a podstawę z gipsu klasy II .

Po odlaniu wycisk zostawiamy na 45 – 60 min, później obcinamy w obcinarce z użyciem wody.

Następnie modele należy oczyścić przy pomocy miękkiej szczoteczki z użyciem niewielkiej ilości detergentu (np. płyn do naczyń) . Aby powierzchnie modelu pozostały gładkie i nie osadzał się na nich kurz, można zastosować talk lub specjalne impregnaty dostępne na rynku.

CZYNNIKI WPŁYWAJĄCE NA CZAS WIĄZANIA GIPSU

1. Czynniki chemiczne

Katalizatory dodatnie (akceleratory twardnienia) – przyspieszają czas twardnienia

• Powodują zwiększoną rozpuszczalność dwuwodzianu, co przyspiesza reakcję wiązania
• Zmniejszają twardość gipsu i zwiększają jego kruchość (im krótszy czas wiązania, tym mniejsza twardość)

1. 2% Siarczan (VI)  potasu   (K_sSO₄)
2. Siarczan (VI) wapnia – tzw. terra alba - działają jako centra krystalizacji dla kolejnych .cząsteczek dwuwodzianu, przyspieszając reakcję wiązania
   • Praktyczny sposób zastosowania: dodanie do zarabianej masy wody gipsowej lub skrystalizowanego proszku gipsowego.

               3. 3% Chlorek sodu (NaCl)  - zwiększa ekspansję gipsu, ale  wytrąca się po pewnym czasie na powierzchni modelu powodując utratę ostrości konturów.

Katalizatory ujemne – opóźniają czas twardnienia (zwiększają twardość)

• Wydłużają czas wiązania i jednocześnie zwiększają twardość gipsu

1. 1% Boraks – wchodzi w reakcję z jonami wapnia i tworzy nierozpuszczalne sole spowalniające proces wiązania
2. Związki koloidowe (agar, alginian) – powlekają cienką warstwą półwodzian gipsu i zmniejszają jego rozpuszczalność w wodzie

2. Czynniki termiczne

• Wzrost temp. do  37⁰ C à zwiększa się szybkość dyfuzji jonów Ca²⁺ à znaczne pospieszenie reakcji wiązania
• Przekroczenie  37⁰ C à  dyfuzja jonów staje się wolniejsza  à zmniejszenie rozpuszczalności półwodzianu i diwodzianu à wydłużony czas wiązania
• 100⁰ C à reakcja ustaje – gips nie ulega związaniu
• Wilgotność powietrza, która powiązana jest z jego temperaturą również wpływa na proces wiązania gipsu.
  • Im większa wilgotność powietrza, tym gips wiąże wolniej

3. Czynniki mechaniczne

• Długie i powolne mieszanie  à krótki czas wiązania masy  – kryształy dwuwodzianu są mocno rozdrobnione i powstają dodatkowe centra krystalizacji + gips ma zwiększoną ekspansję
• Gips należy zarabiać krótko i szybko (30-60 sekund)
• Czas wiązania gipsu jest odwrotnie proporcjonalny do czasu jego mieszania

Gipsy stosowane w ortodoncji:

1. Gips klasy II  modelowy  – do wykonywania prac pomocniczych, osadzania modeli w artykulatorze, sporządzania podstaw modeli roboczych
2. Gips klasy III  odlewowy  – jego szczególną odmianę stanowi gips ortodontyczny, czyli mieszanina gipsu modelowego i supertwardego. Używany do sporządzania wszystkich rodzajów modeli. Cechuje się dużą gęstością, dokładnością, odpornością na ścieranie i stabilnością wymiarów
3. Gips klasy IV syntetyczny – mało popularny ze względu na znaczny koszt produkcji. Cechuje się małą porowatością, drobnoziarnistą strukturą, dużą dokładnością i twardością. Przeznaczony do sporządzania modeli głównie do celów dydaktycznych, ponieważ jest wytrzymały i nie ulega szybkiemu zniszczeniu

 Kształty cokołów modeli:

• Szczęka – kształt 7- kąta (opracowanie cokołu należy zacząć od wyznaczenia linii szwu podniebiennego)
• Żuchwa – kształt 6-kąta  (opracowanie cokołu należy zacząć od ściany tylnej)

Rodzaje modeli ortodontycznych:

1. Modele diagnostyczne (początkowe) -  wykonywane na początku leczenia w celu analizy i zaplanowania leczenia
2. Modele śródlecznicze – wykonywane po zakończeniu jednego z etapów leczenia w celu kontroli i zaplanowania kolejnego etapu
3. Modele końcowe – wykonywane po zakończeniu leczenia, w celu oceny ostatecznego efektu i zaplanowania retencji. Powinny być archiwizowane razem z modelami diagnostycznymi
4. Modele robocze – na ich postawie wykonuje się aparaty lecznicze i retencyjne