Приняв указанные закономерности за основу, Э. Я. Варес и А. В. Павленко (1981) провели серии экспериментальных исследованийсцельюизученияпроцессо в, происходящих при движении вязкой и жидкотекучей формуемой пластмассы в металлической загрузочной камере, а также в литниковой системе и в полости формуемого пространства, стенки которых представляет гипс. Исследования заключались в том, что в загрузочную камеру послойно заливали два слоя пластмассы — слой красного (протакрил) и белого (норакрил) цвета. После полимеризации изучали «потоки движения» формуемой массы и структуру полимеризата на расколах и шлифах. Результаты опытов подтвердили общеизвестные положения [Мозберг Р. К., 1976; Коршак В. В. и др., 1976; Гуль В. В., 1978, и др.] о течении вязких веществ из цилиндра через литниковые отверстия под давлением.
Если в загрузочной камере сдавливается формуемая масса, а в одном из участков имеется отверстие, то это порождает возникновение различных по скорости перемещения потоков пластмассы. Вследствие сцепления со стенками движение формуемой массы у стенок замедляется, и более всего масса движется в центральной части. При этом происходит весьма важное положительное явление. В загрузочной камере вытесняется основная масса воздуха, находящегося в базисной пластмассе, подготовленной к формованию. Объясняется это следующим образом. Диаметр загрузочной камеры в наших опытах составлял 36 мм, а выходного отверстия 5 мм. Площадь отверстия была в 50 раз меньше площади камеры. Следовательно, при равномерном движении поршня формуемая масса должна вытекать со скоростью в 50 раз быстрее. Движение формуемой массы через сопло с такой скоростью возможно только при условии значительного увеличения давления внутри загрузочной камеры.
В формуемой массе имеются (и это неизбежно) пузырьки воздуха. Увлекаемые движущейся массой, они у выходного отверстия сдавливаются боковыми потоками пластмассы и часть из них в виде мелких пузырьков попадает в поток пластмассы, движущейся в литниковый канал, но большая часть перемещаются по центральной части загрузочной камеры в противоположную сторону, т. е. по направлению к поршню (рис. 5). У поверхности поршня они укрупняются, и в конечном итоге непосредственно под поршнем образуются крупные полости. Изменяя диаметр выходного отверстия загрузочной камеры, мы установили, что чем больше диаметр, тем больше пузырьков воздуха попадает в литниковый канал и меньше собирается под поршнем. Если исходить из этой закономерности и сделать отверстие диаметром 1—2 мм, то практически можно не допускать попадания пузырьков воздуха в каналы литниковой системы. Однако при этом увеличивается время на заполнение полостей в кювете, затрудняется движение пластмассы по литниковому каналу и исключается уплотнение пластмассы после формования. Поэтому оптимальным считаем диаметр основного литника при формовании базиса полного протеза равным 4,5 мм, частичного протеза — 4 мм и при формовании пластмассовых коронок — 2 мм.
4. Динамика перемещений вязкотекучей массы в литниковом канале. а(А) —первоначальное положение: I — фронт течения, 2 — стенка литникового канала, 3 — пристеночные слои движущегося материала; б — растяжение фронтальной пленки, в — образование волны, г — последовательные образования волн.
5. Схема вытеснения пузырьков воздуха при прохождении через литниковое отверстие.
I — загрузочная камера, 2 — резиновый поршень, 3 — литниковое отверстие.
Установив факт вытеснения пузырьков воздуха и их концентрацию в загрузочной камере, мы провели исследования микроструктуры шлифов и расколов пластмассы, оставшейся после формования в загрузочной камере, в литниковой системе, а также образцов. Оказалось, что в загрузочной камере во всех участках имеются крупные поры, в центральной части размером до 3 мм. В литниковой системе имеются мелкие поры размером меньше частиц порошка ПММА. В заформованных образцах пор не обнаружено.
Сопоставляя данные литературы с результатами проведенных исследований, мы пришли к заключению, что при формовании пластмассы методом ЛП удается вытеснить в загрузочной камере крупные пузырьки воздуха в направлении, обратном току движения пластмассы.
Наличие мельчайших пор в пластмассе литникового канала и отсутствие их в полимеризате формуемого пространства дают основание считать, что мелкие поры, увлекаемые потоком движущейся массы, попадают в литниковый канал и там благодаря законам «волнообразного» движения формуемого материала по каналу (см. рис. 4) располагаются у стенок и часть их вытесняется в гипс (по ходу движения), а часть продвигается в формуемое пространство и там вместе с мономером вытесняется в гипс.
При формовании пластмассы через литниковые каналы большое значение имеет текучесть формуемой массы. Но так как в нашем случае стенки литниковой системы созданы из гипса, то вопрос текучести формуемой пластмассы приобретает наиважнейшее
6. Схема проведения опытов текучести пластмассы в зависи мости от времени набухания (2 мин, 10 мин, 20 мин).
значение. Поясним это примером. Если в порошок пластмассы налить мономер и, перемешав в течение 5—10 с, слить в загрузочную камеру, то «продавить» такую пластмассу через литниковые каналы, стенки которых состоят из гипса, невозможно. Дело в том, что мономер сразу же впитывается (как вода в песок) и порошок оседает в канале, образуя «пробку».
С целью определения оптимального варианта вязкости пластмассы нами проведены две серии опытов (рис. 6). В первой серии восковые шары диаметром 12 мм загипсовывали в пресс-формы и соединяли литниковыми каналами уменьшающегося диаметра, соответственно 6, 5, 4, 3 мм. После этого удаляли воск и наносили изоляционный слой изокола. Пластмассу помещали в загрузочную камеру и формовали. Давление во всех опытах было одинаковым. Температура воздуха в помещении -f- 20. . .+ 21 °С. Время подготовки пластмассы к формованию было различно: в первой группе опытов пластмассу формовали через 2 мин после смешивания, во второй — через 10 мин, в третьей — через 20 мин. Результаты проведенных исследований показали, что текучесть («жизнеспособность») пластмассы зависит от времени набухания.
Во второй серии диаметр соединяющих литников был изменен. Первым был поставлен литник диаметром 3 мм, вторым — 4 мм, третьим — 5 мм и четвертым — 6 мм.
Пластмассу формовали через те же промежутки времени после смешивания.
При изучении результатов оказалось, что во всех группах опытов шарообразные полости были заполнены пластмассой.
Анализируя результаты опытов после консультации со специалистами Львовского политехнического института, мы пришли к весьма важному в практическом отношении предложению о правилах создания литниковой системы в гипсовых формах.
Литниковая система обычно имеет основой разводящие и впускные литники. Наибольший дйаметр имеет основной литник, наименьший — выпускной, т. е. каналы строятся по принципу уменьшения диаметра. Такая система оправданна, если формуемый материал жидкотекучь, если при движении по каналу стенки канала не адсорбируют составные части формуемой массы и если время движения материала по каналу незначительно. Например, при литье металла рекомендуется использовать литниковую систему, стенки которой состоят из пористого материала. Время движения формуемого (заливаемого) металла незначительно, жидкотекучесть большая, стенки канала металл не адсорбируют.
При формовке пластмассы по гипсовому литьевому каналу наблюдается совершенно иная картина. Формуемая пластмасса имеет слабовыраженную текучесть, обладает прилипаемостью — при движении по стенкам канала гипс адсорбирует мономер и вязкость пластмассы повышается. Скорость движения формуемой массы в десятки раз меньше скорости движения металла.
На основании проведенных опытов был сделан вывод, что для формования акриловой пластмассы литниковая система должна строиться по принципу «расширения диаметра литников». В этом случае несмотря на то, что в литниках по мере отдаления от загрузочной камеры давление уменьшается, срединная часть литника расширяется и создаются условия для движения массы внутри литника при меньшем давлении. Следует помнить правило, что при незначительном уменьшении диаметра литника значительно уменьшается площадь поперечного сечения литника, но так как толщина пристеночного (неперемещаемого) слоя постоянна, то соответственно резко уменьшается площадь срединной части литника, где движется пластмасса. Для того чтобы продавить тестообразную или тем более резинообразную пластмассу, надо создать колоссальное давление в загрузочной камере. И если в конечном итоге пластмасса все же заполнит формуемое пространство, то уплотнить ее практически крайне трудно. Поэтому повторяем, что при использовании ЛП для того, чтобы гарантировать заполнение формы внутри кюветы через гипсовые литниковые каналы и уплотнить формуемую акриловую пластмассу, необходимо диаметр литниковыхканалов по мере удаления от загрузочной камеры увеличивать.
Первоначально у специалистов наше предложение вызовет удивление, и тем не менее его следует принять для практики.
Правило установки литников с расширяющимся диаметром обосновано с теоретической позиции и подтверждено многолетней практикой.
На основании анализа данных, опубликованных в литературе, проведенных нами экспериментальных исследований и консультаций со специалистами Львовского ордена Ленина политехнического института, определено, что применительно к технологии литьевого прессования зубных протезов необходимо придерживаться следующих положений:.
1)литники должны иметь круглую форму, так как в них наименьшая площадь контакта пластмассы со стенками каналов; 2) диаметр основного литника должен быть меньше последующих. Тонкие и изогнутые литники создают значительное сопротивление току пластмассы и требуют применения большего давления, что при использовании гипсовых форм недопустимо; 3) каналы литниковой системы должны быть по возможности короткими. Если позволяют условия, надо избегать установления впускных и разводящих литников. Литниковая система должна обеспечить минимальный путь прохождения пластмассы и соответственно — наименьший расход материала на ее заполнение; 4) литник, устанавливаемый на восковую форму базиса протеза, должен быть расположен в том участке, где толщина воска не менее 2 мм. Это обеспечит гарантированное заполнение формуемого пространства и уплотнение пластмассы; 5) необходимо обеспечить легкость и доступность отделения литников от готового протеза.
Для получения литников определенных размеров рекомендуем изготовить специальный пресс. На рис. 7 представлен пресс нашей конструкции [Варес Э. Я. и др., 1982]. Давление в нем создают с помощью автомобильного домкрата. Основную рабочую часть составляет цилиндр диаметром 40 мм, длиной 160 мм, с тол-
7. Пресс для выдавливания восковых профильных изделий.
щиной стенок 2,5 мм. Внутри цилиндра штоком домкрата движется латунный поршень. Поршень не вынимается, он движется сначала в одном направлении, затем цилиндр переворачивают, и поршень перемещается в другом направлении. На обоих концах цилиндра имеется резьба, на которую накручивается прижимная гайка, удерживающая диафрагму с профильными отверстиями. Восковую заготовку, полученную из расплавленных отходов воска в специальной разъемной форме, загружают в цилиндр то с одной, то с другой стороны. Загрузив, устанавливают диафрагму — стальную пластинку толщиной 3 мм, имеющую отверстия различного диаметра и профиля. Диафрагма удерживается прижимным кольцом, накрученным на резьбу цилиндра. Цилиндр располагают в раме, имеющей фиксирующее устройство. Шток домкрата с силой (4—5 т) перемещает поршень по цилиндру. Воск в виде; стержней выходит через профильные отверстия. С по мощью указанного пресса можно получать восковые стержни диаметром от 0,5 до 10 мм, заготовки восковых прикусных валиков, полосы из воска толщиной от 0,5 до 4 мм и шириной от 4 до 30 мм, профили для дуговых протезов, и другие виды заготовок (например выдавливать профильные заготовки из стенса). Для получения восковых и стенсовых заготовок можно использовать пресс для штамповки коронок. Следует выточить специальный цилиндр с гнездом, в который будет вставляться стальная диафрагма с профильным отверстием. Цилиндр, заполненный воском или теплым (-f-30 ..-h 35 °С) стенсом, устанавливается против.
штока, и под давлением формуются восковые изделия.
Наличие стандартных восковых заготовок значительно облегчает работу. И надо отметить, что восковые заготовки, полученные с помощью пресса под давлением, имея большую плотность, в тоже время сохраняют гибкость. При изменении температуры они практически не имеют усадки.
Для удобства работы с восковыми заготовками и выигрыша рабочего времени предлагаем использовать специальный шкафчик, высотой 240 мм, длиной 160 мм и шириной 100 мм. В верхней части шкафчика устанавливается термометр и имеется вентиляционное отверстие с задвижкой. В нижней части располагается электрическая лампочка на 40—25 Вт. Внутри шкафчика 2 полочки: нижняя на расстоянии 120 мм от лампочки, верхняя — на расстоянии 180 мм. На полочки в плоских коробках помещают восковые изделия. Шкаф включают в электросеть и регулируют температуру с помощью задвижки в верхней части шкафа, чтобы восковые изделия были размягчены, но не плавились. Техник берет размягченные литники и, пользуясь электроштампелем, приливает их к восковой заготовке протезов.