TỔNG QUAN các LOẠI sứ TRONG PHỤC HÌNH NHA KHOA

Với nhiều đặc tính ưu việt như vậy, hiện nay córất nhiều các loại sứ nha khoa thuộc nhiều hệ thống khác nhau xuất hiện trênthị trường như sứ có hàm lượng Alumina cao In-Ceram Alumina Vid

LÊ VĂN HỒNG

TỔNG QUAN CÁC LOẠI SỨ

TRONG PHỤC HÌNH NHA KHOA

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP BÁC SỸ Y KHOA

KHÓA 2012 - 2018

HÀ NỘI - 2017

LÊ VĂN HỒNG

TỔNG QUAN CÁC LOẠI SỨ

TRONG PHỤC HÌNH NHA KHOA

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP BÁC SỸ Y KHOA

Trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài này tôi đã nhận được sựgiúp đỡ và tạo điều kiện nhiệt tình từ các thầy cô, gia đình và bạn bè.

Tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn, biết ơn sâu sắc đến TS Đàm Ngọc Trâm,người thầy đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo tôi trong suốt quá trình thực hiệnnghiên cứu này Thầy là tấm gương sáng về tinh thần làm việc đầy tráchnhiệm để tôi cố gắng học tập theo!

Tôi xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo Viện Đào tạo Răng Hàm Mặt,Phòng ĐT & QLKH cùng các thầy cô đã giảng dạy, giúp đỡ và tạo điều kiệnhọc tập cho tôi Tôi đặc biệt cảm ơn các thầy cô trong bộ môn Phục Hình, nơitôi thực hiện khóa luận tốt nghiệp, đã tạo điều kiện và giúp đỡ tôi hoàn thànhkhóa luận

Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các bạn trong tổ 32 lớp Y6R đặcbiệt là những người bạn trong “nhóm toàn thánh, nhóm toàn chín” yêu quý đãluôn giúp đỡ, động viên, khích lệ tôi trong quá trình thực hiện khóa luận

Cuối cùng tôi xin ghi nhớ công sinh thành, dưỡng dục của cha mẹ, cảm

ơn sự động viên, hỗ trợ của gia đình, những người thân yêu luôn là điểm tựavững chắc để tôi có được thành quả như ngày hôm nay!

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày tháng năm 2018

Sinh viên thực hiện khóa luận

Lê Văn Hồng

Tôi là Lê Văn Hồng, sinh viên lớp Y6R – Trường Đại học Y Hà Nội,chuyên ngành Răng hàm mặt, xin cam đoan:

1 Đây là luận văn do bản thân tôi trực tiếp thực hiện dưới sự hướng dẫncủa TS Đàm Ngọc Trâm

2 Các số liệu và thông tin trong nghiên cứu là hoàn toàn chính xác, trungthực và khách quan, đã được xác nhận và chấp thuận của cơ sở nghiên cứu.Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm trước pháp luật về những cam kết này

Hà Nội, tháng 12 năm 2017

Người viết cam đoan

Lê Văn Hồng

TCN: Trước công nguyên SCN: Sau công nguyên

ĐẶT VẤN ĐỀ 1

Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3

1.1 Lịch sử sứ nha khoa 3

1.2 Định nghĩa sứ nha khoa 8

1.2.1 Định nghĩa 8

1.2.2 Các thuật ngữ sứ nha khoa 9

1.3 Thành phần cấu trúc của gốm sứ 9

1.3.1 Thành phần hóa học 9

1.3.2 Cấu trúc 12

1.4 Đặc tính của sứ nha khoa 13

1.4.1 Đặc điểm chung 13

1.4.2 Đặc điểm quang học 13

1.4.3 Đặc điểm vật lý 14

1.4.4 Đặc điểm hóa học 16

1.5 Phương pháp chế tác sứ nha khoa 16

1.5.1 Chế tạo bột sứ đắp – thiêu kết 17

1.5.2 Chế tạo sứ thủy tinh 18

1.5.3 Chế tạo sứ oxide 20

1.5.4 Các phương pháp tăng cường độ bền của sứ 22

1.6 Phân loại sứ nha khoa 24

1.6.1 Phân loại theo nhóm sản phẩm 24

1.6.2 Phân loại theo nhiệt độ thiêu kết 25

1.6.3 Phân loại theo pha tinh thể 25

1.6.4 Phân loại theo kỹ thuật chế tác 25

1.6.5 Phân loại theo ứng dụng lâm sàng 28

2.1 Phục hình toàn sứ 28

2.1.1 Định nghĩa 28

2.2.1 Đại cương về phục hình sứ - kim loại 36

2.2.2 Những tiêu chí của vật liệu phục hình sứ - kim loại 39

2.2.3 Cơ chế và nguyên tắc kỹ thuật dán sứ - kim loại 40

2.2.4 Cơ chế bong dán sứ - kim loại 42

2.2.5 Thiết kế phục hình sứ - kim loại 42

2.2.6 Tính chất vật lý phổ biến của phục hình sứ - kim loại 45

Chương 3: DỰ KIẾN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 46

Chương 4: DỰ KIẾN BÀN LUẬN 47

DỰ KIẾN KẾT LUẬN 47 TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

Bảng 1.1 So sánh thành phần sứ dân dụng và sứ nha khoa 11

Bảng 1.2 Thành phần của sứ nha khoa 11

Bảng 1.3 Thành phần các oxid trong sứ nha khoa 12

Bảng 1.4 Màu sắc đặc trưng của các ion trong sứ 13

Bảng 1.5 Một số đặc tính vật lý của sứ nha khoa 16

Bảng 1.6 Phân loại sứ nha khoa theo kỹ thuật chế tác 27

Bảng 2.1 So sánh đặc tính của EM1 và EM2 32

Bảng 2.2 Một số loại sứ chế tác theo phương pháp đúc trượt 33

Bảng 2.3 Tên một số sản phẩm của hệ thống CAD/CAM 35

Bảng 2.4 Hệ số giãn nở nhiệt của kim loại và sứ 38

Bảng 2.5 Thành phần của một số hợp kim làm sườn sứ 43

Hình 1.1 Quá trình phát triển của đồ sứ từ thời Trung Quốc cổ đại 3

Hình 1.2 Schloss Charlottenburg ở Berlin chứa một phần nhỏ bộ sưu tập đồ sứ Trung Quốc ở Châu Âu 4

Hình 1.3 Một trang trong luận án của N D de Che'mant 6

Hình 1.4 Chụp Jacket sứ của Land 7

Hình 1.5 Sơ đồ thành phần cơ bản của gốm sứ thông dụng 11

Hình 1.6 Quá trình tạo pha thủy tinh 19

Hình 1.7 Quá trình xử lý nhiệt lần 2 20

Hình 1.8 Ba loại sứ ở Việt Nam 23

Hình 1.9 Phân loại gốm sứ theo nhóm sản phẩm 24

Hình 2.1 Hình ảnh cắt ngang điện tử của một chụp có sườn sứ alumina cho thấy các phân tử Alumina được phân tán trong ma trận thủy tinh 29

Hình 2.2 Sơ đồ lò ép sứ theo phương pháp ép nhiệt 31

Hình 2.3 Thành phần cấu trúc của một phục hình sứ - kim loại 37

Sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật trong y học, đã thúc đẩycác vật liệu mới ra đời, đặc biệt là trong lĩnh vực nha khoa Sự phát triển củacác hệ thống sứ trong phục hình cũng không ngoại lệ Mặc dù gốm sứ xuấthiện từ rất sớm trong lịch sử loài người nhưng ứng dụng sứ trong nha khoaphục hồi mới xuất hiện vào cuối những năm 1700 và phát triển rầm rộ vàonhững năm 60 của thế kỷ XX Sứ ra đời thay thế cho các vật liệu kim loạitrước đó nhờ đặc tính thẩm mỹ tuyệt vời, tính ổn định hóa học và sự tươnghợp về sinh học của nó [2],[5],[13].

Hầu hết các sứ nha khoa đều cứng, dễ nứt vỡ, trơ về mặt hóa học, khôngphóng thích các yếu tố gây hại, đạt được thẩm mỹ cao nhất so với các loạiphục hình hiện dùng [1],[5] Với nhiều đặc tính ưu việt như vậy, hiện nay córất nhiều các loại sứ nha khoa thuộc nhiều hệ thống khác nhau xuất hiện trênthị trường như sứ có hàm lượng Alumina cao (In-Ceram Alumina) (Vident),IPS Impress (Ivoclar Vivadent), Cercon (Dentsply), Lava (3M ESPE), Procera(Nobel Biocare)… Cùng với đó, các kỹ thuật chế tác sứ cũng phát triển theo,ngoài những phương pháp truyền thống như đắp sứ - thiêu kết, ép nhiệt…gầnđây, công nghệ chế tác sứ với sự trợ giúp của máy tính (CAD/CAM) đã tạo racác sản phẩm sứ với độ chính xác cao hơn, sự nứt vỡ thấp hơn và màu sắc đẹphơn Chính sự đa dạng và phát triển của các loại sứ đã tạo ra thách thức khôngnhỏ đối với các nhà lâm sàng

Trên thế giới, đã có nhiều nghiên cứu về thành phần, đặc tính, độ bền vàtương thích sinh học như của Sorbinho(1998), Vanort, Crag và Powers (2002),Anusavice (2003), G Helvey (2013), P Babu (2015)… hay ở Việt Nam từng

có những công trình nghiên cứu của Hoàng Tử Hùng nhưng có rất ít nghiêncứu cụ thể về các loại sứ hiện nay và độ bền, độ tương thích của nó Chính vì

vậy, chúng tôi tiến hành đề tài nghiên cứu về “Tổng quan các loại sứ trong

phục hình nha khoa” với hai mục tiêu:

1 Trình bày tổng quát về định nghĩa, thành phần, cấu trúc, đặc tính và phân loại các loại sứ hiện nay ở Việt Nam.

2 Đưa ra các nghiên cứu về độ bền và sự tương thích của sứ.

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 Lịch sử sứ nha khoa

Từ Ceramic có nguồn gốc từ chữ Hy Lạp “keramos” có nghĩa là đồ gốmhoặc vật liệu cháy [2] Gốm là vật liệu nhân tạo được sử dụng sớm nhất tronglịch sử loài người Ở Tiệp Khắc, đồ gốm đã xuất hiện vào khoảng 24000 nămtrước công nguyên Người ta đã tìm thấy những đồ gốm có niên đại vàokhoảng 8000 năm truớc công nguyên ở Iran và Syria [1] Về măt lịch sử, baloại vật liệu gốm cơ bản đã được phát triển đó là: Đồ gốm được đốt ở nhiệt độthấp và tương đối xốp; Đồ đá xuất hiện ở Trung Quốc khoảng 100 năm trướccông nguyên, được nung ở nhiệt độ cao hơn, trong cả hai vật liệu, việc nungbằng lửa làm tăng độ cứng chắc và làm cho nó không thấm nước Vật liệu thứ

ba là đồ sứ, thu được bằng cách thổi đất sét trắng với đá Trung Quốc để sảnxuất đá trắng mờ Đồ sứ được phát triển ở Trung Quốc vào khoảng 100 nămsau công nguyên [2] Đến thế kỉ thứ X đã có sản phẩm sứ cao cấp, bền chắc

và trắng như tuyết, sản phẩm mỏng 2 – 3 mm, đến mức có thể cho ánh sángxuyên qua và gõ kêu vang như chuông [1],[4]

Hình 1.1 Quá trình phát triển của đồ sứ từ thời Trung Quốc cổ đại [3]

Trái với sự phát triển nhanh chóng của sứ Trung Quốc, người châu Âuđược cho là đã vươn tới “khám phá đồ sứ “ nhưng không thành công nhiều[3], do đó Châu Âu đã nỗ lực để bắt chước ngành sản xuất đồ sứ của TrungQuốc Vào đầu những năm 1700, nhiều nhà cai trị châu Âu đã chi tiêu rấtnhiều tiền nhập khẩu đồ sứ từ Trung Quốc và Nhật Bản Chỉ riêng hơn 50năm từ giữa năm 1604 đến năm 1657, hơn ba triệu sản phẩm đồ sứ từ TrungQuốc được nhập khẩu đến đến châu Âu.

Hình 1.2 Schloss Charlottenburg ở Berlin chứa một phần nhỏ bộ sưu tập

đồ sứ Trung Quốc ở Châu Âu [3]

Vấn đề sao chép đồ sứ Trung Quốc chủ yếu là lựa chọn vật liệu vàphương pháp chế tác Một trong những thí nghiệm đầu tiên về sản xuất đồ sứ

ở châu Âu là của Von Tschirnhaus được trình bày tại một cuộc họp của ViệnHàn lâm Khoa học Paris Một phương pháp Von Tschirnhaus đã sử dụng liênquan đến việc đưa các khoáng chất lên nhiệt độ cao (dễ dàng vượt quá 1436C) được sản xuất trong một “ống kính cháy” (đường kính lên đến một mét).Ông thêm vào đó cát và vôi (Calci oxide), khi nung tạo ra được các sản phẩmkhông giống đồ sứ Sau này, vì biết được rằng đất sét là một thành phần chínhtrong đồ sứ Trung Quốc, Bottger, người có chuyên môn về hóa học vào lúc

đó, nhận ra rằng đồ sứ phải có một thành phần thủy tinh trong đất sét và cóphản ứng nhiệt rất cao Dựa vào thí nghiệm của Von Tschirnhaus, Bottger đã

thêm vôi vào đất sét và bước đầu tạo ra được sản phầm mà họ cho là “đồ sứtrắng” [3] nhưng sản phẩm của họ gần giống với đồ đá Trung Quốc phía Bắchơn Sự khác biệt lớn giữa đồ gốm và đồ sứ là sứ là màu trắng và người Châu

Âu chỉ tạo ra được đồ gốm mà thôi

Năm 1717, M de Réaumur, một nhà khoa học người Pháp đã xác địnhcác thành phần được sử dụng bởi người Trung Quốc, như cao lanh, silica vàfenspat Cao lanh, được gọi là đất sét china, là một silicat alumino-hydrat Cácsilica có dạng thạch anh và các fenspat là một hỗn hợp của natri và kali-nhômsilicat Chúng được trộn với tỉ lệ từ 25-30% fenspat, 20-25% thạch anh và50% cao lanh Nghệ thuật tạo ra đồ sứ không liên quan đến hóa học phức tạp,

vì quá trình này là một hỗn hợp ba khoáng chất khá phổ biến (cao lanh,fenspat và thạch anh) và nung chúng ở nhiệt độ cao Một khi bí ẩn đã đượctháo gỡ, không mất nhiều thời gian đồ sứ đã được phát triển ở châu Âu.Chẳng bao lâu họ có thể làm nó trong theo bất kỳ màu sắc nào và nhờ độtrong của nó mà tiềm năng nha khoa của vật liệu này đã được công nhận [4].Ban đầu là các vật dụng được chế tạo từ đất sét, kaolin, sau này là cácsản phẩm sứ, các vật liệu oxide () hoặc chất vô cơ không phải là oxide (SiO)

Từ nửa sau của thế kỉ XX, gốm kỹ thuật bắt đầu xuất hiện và phát triển Cácsản phẩm sứ trở nên đa dạng về chủng loại với nhiều đặc tính kỹ thuật nhưtính bán dẫn, từ tính… và vật liệu gốm ngày càng chiếm vị trí quan trọngtrong đời sống con người Việt Nam Ở Việt Nam, từ gốm sứ được sử dụngrộng rãi và thường để chỉ các sản phẩm dân dụng [1]

Sứ nha khoa được giới thiệu vào cuối những năm 1700 [1] Năm 1774,Dược sĩ người Pháp, Alexis Duchateau, đã giới thiệu hàm răng giả đầu tiên Tuynhiên, hàm răng dễ nhuộm màu và hấp thụ chất lỏng miệng, ông đã tìm kiếm sựtrợ giúp từ Nha sĩ Nicholas Dubois de Che'mant Sau khi làm việc với công thức

sứ và lò nung công nghệ cao của Nhà máy Guehard Porcelain Factory, họ đã

thành công trong việc chế tạo một hàm răng giả có sứ hoàn chỉnh cho Duchateau[2],[3] Năm 1788, N.D.de Che'mant công bố luận văn “ A Dissertation onArtificial Teeth” mô tả việc thực hiện răng sứ từ bộ dẻo khoáng chất Năm 1808,Giuseppangelo Fonzi, một nha sĩ người Ý, đã phát minh ra một chiếc răng sứđược giữ bằng một pin bạch kim Sáng chế này cho phép răng được cố định trênkhung kim loại giúp dễ sửa chữa và tăng tính thẩm mỹ [3].

Hình 1.3 Một trang trong luận án của N D de Che'mant [4]

Planteau một Nha sĩ người Pháp đưa răng sứ đến Hoa Kỳ vào năm 1817,

và Peale, một nghệ sĩ ở Philadelphia, đã phát triển một quy trình nướng sứvào năm 1822 [3] Năm 1886, Tiến sĩ Charles Land đã giới thiệu thành côngđầu tiên thành công chiếc chụp sứ kim loại cho nha khoa Chụp được chế tạovới thân bằng gốm bọc ngoài một lá nhôm platin sau khi kiểm soát nhiệt nung

ở một lò khí Những chụp này thể hiện tính thẩm mỹ tuyệt vời nhưng nghiêncứu tương đối về tính chất vật lý của gốm sứ cho thấy sức bền uốn thấp của

đồ sứ dẫn đến tỷ lệ thất bại cao Kể từ đó, chụp sứ kim loại đã được được sửdụng trong các bộ phận răng giả trong hơn 35 năm [2] Năm 1884, M L.Logan người Mỹ, được cấp bằng sáng chế mão toàn sứ Khoảng năm 1903,Land (1847 – 1919) đã giới thiệu chụp Jacket sứ lần đầu tiên [4] Veneer sứđược mô tả lần đầu tiên vào năm 1938

Hình 1.4 Chụp Jacket sứ của Land (1903) [4]

Sự phát triển của trường thạch chứa leucite, đồng thời với việc chế tạothành công những hợp kim có độ giãn nở tương thích đã khắc phục nhữngthất bại trước đây của phục hình sứ kim loại Những năm cuối thế kỉ XX vàđầu thế kỉ XXI, nhờ tiến bộ của khoa học công nghệ, hàng loạt hệ thống sứkhông kim loại đã ra đời [1] Cùng với sự phát triển của hệ thống sứ nha khoa,các phương pháp chế tác sứ cũng dần dần được hoàn thiện và hiện đại hơn

Từ giữa những năm 1980 đến cuối những năm 1990, có bảy phương pháp chếtác được tiến hành: (1) Bột gốm ép, có sử dụng chất kết dính polymer trongquá trình nung (2) đúc và nhúng thủy tinh trong khuôn sứ để tạo thành gốmthủy tinh (3) thiêu kết nhôm oxide và sau đó thổi và gốm thủy tinh (4) đúc sứbằng các chất lỏng leucite hoặc lithium disilicate (5) gia công bằng máy tínhcác khối rắn đặc (6) máy tính hỗ trợ gia công các bộ phận quá khổ từ quátrình thiêu kết nhẹ bột nhôm oxide sau đó được thiêu kết đến kích thước cuốicùng (7) máy tính hỗ trợ gia công các bộ phận quá khổ từ quá trình thiêu kếtnhẹ các khối zirconi và alumina sau đó được thiêu kết đến kích thước cuốicùng Gia công sứ với sự hỗ trợ của máy tính có thể được xem như là cáchmạng Năm 1987, Moerrmann và Brandestinil giới thiệu một máy nguyênmẫu có thể bắt hình ảnh 3-D của răng đã chuẩn bị Họ đã sử dụng thiết kếphần mềm 3-D thiết kế và sau đó chỉ đạo các máy tính hỗ trợ cắt và hoànthiện sứ từ các khối rắn chắc [3]

1.2 Định nghĩa sứ nha khoa

1.2.1 Định nghĩa

Về mặt hóa học, gốm sứ là một hỗn hợp các nguyên tố kim loại vàkhông kim loại, cho phép xuất hiện các liên kết cộng hóa trị hoặc liên kết ion.Liên kết cộng hóa trị là liên kết trong đó mỗi nguyên tử của cặp liên kết đónggóp một điện tử để tạo thành đôi điện tử Liên kết ion là liên kết trong đó mộthoặc nhiều electron chuyển hoàn toàn từ nguyên tử này sang nguyên tử khác,

do đó biến nguyên tử trung hòa thành ion mang điện và hút nhau do điện tíchngược dấu Cả liên kết cộng hóa trị và liên kết ion tạo nên sự liên kết rất vữngchắc giữa các nguyên tử Chính vì vậy, nói chung, các gốm sứ cứng, trơ vềmặt hóa học, cách nhiệt, cách điện [1],[4]

Sứ nha khoa là một sản phẩm dùng trong nha khoa phục hồi Đó là mộthợp chất của kim loại (aluminum – Al, calcium – Ca, lithium – Li, magnesium– Mg, potassium - K, sodium - Na, tin - Sn, titanium - Ti, zirconium - Zr) vàkhông kim lọai (silicon - Si, boron - B, fluorine - F, oxygen – O) trải qua nung

ở nhiệt độ cao để đạt cấu trúc mong muốn, có thể sử dụng như một cấu trúcđơn lẻ (inlay, chụp) hoặc như một trong nhiều lớp của một phục hình [2],[4],[12]

Trong tiếng Việt, từ “gốm sứ” để chỉ tất cả các loại sản phẩm gốm sứthông dụng Trong thuật ngữ kỹ thuật, chủ yếu sử dụng từ “gốm” Trong nhakhoa, chủ yếu sử dụng từ “sứ” [4]

Gốm sứ có thể được phân thành bốn loại (1) silicat, (2) oxit, (3) khôngoxit và (4) thủy tinh Gạch silicat được đặc trưng bởi một pha thủy tinh vôđịnh hình và có thể có một cấu trúc xốp Các thành phần chính là với bổ sungcủa các hạt tinh thể , MgO, và hoặc các oxit khác Đồ sứ được xếp vào loạinày Các sản phẩm gốm ôxít chứa một pha tinh thể chính (, MgO, ) không cópha thủy tinh hoặc một lượng nhỏ pha thủy tinh Gốm không oxit là không

thực tế để sử dụng trong nha khoa bởi vì nhiệt độ xử lý cao, phương pháp chếbiến phức tạp, và không thẩm mỹ về màu sắc và độ mờ Gốm thủy tinh đượckết tinh một phần thủy tinh, xảy ra bởi sự nảy sinh và tăng trưởng các tinh thểtrong ma trận thủy tinh.Một ví dụ về gốm thủy tinh là thủy tinh Dicor có chứatetrasilicic fluormica là pha tinh thể chính [2].

1.2.2 Các thuật ngữ sứ nha khoa [4]

- Porcelain nha khoa: là một loại sứ nha khoa, được làm từ nguyên liệu:

đá trường thạch (feldspar) (~75%) và thạch anh (quartz) (~25%) Nung đến1.200 – 1.400°C

Để tạo thành bột sứ nha khoa dùng trong kỹ thuật đắp-thiêu kết Dothành phần nguyên liệu chủ yếu là feldspar, trước đây còn gọi nhầm là “sứfeldspar”

- Sứ thủy tinh (glass-ceramics) là một chất rắn gồm: Pha thủy tinh (glass)

là pha bao bọc, vô định hình và một hoặc nhiều pha tinh thể (crystalline) đượctạo thành bởi sự tạo nhân tinh thể và lớn lên của các tinh thể trong thủy tinh.Quá trình tinh thể hóa được kiểm soát

- Sứ oxid (oxid-ceramics) là một chất rắn đơn pha đa tinh thể, không cópha thủy tinh Được tạo thành từ bột oxid tinh khiết dưới nhiệt độ cao Trongnha khoa, hiện sử dụng phổ biến: Aluminum oxide (alumina) và Zirconiumoxide (zirconia)

gồm: Silica () 64%, Alumia () 18% và Soda () hoặc Potash () 8 – 10% [4].Đây là thành phần có nhiệt độ nóng chảy thấp nhất ở 1150 oC tạo thànhleucite () (gọi là pha tinh thể) và thủy tinh nóng chảy Soda là giảm nhiệt độnhiệt hạch và Potash làm tăng độ nhớt cho thủy tinh [4],[5],[6], ([1,10]).

- Thạch anh là oxide silic (SiO2) tồn tại trong tự nhiên dưới dạng mộtkhoáng chất không màu, trong suốt, có ánh thủy tinh, có tính đàn hồi và tínhđiện giải [1] Thạch anh có nhiệt độ nóng chảy cao và đóng vai trò là một tácnhân tăng cường [5],[6],([1,10,16,17])

- Cao lanh là một lạo đất sét chứa silicat nhôm ngậm nước (.) Trong tựnhiên nó tồn tại dưới dạng một loại đá màu trắng, mềm [1],[6] Cao lanh hoạtđộng như một chất kết dính, tăng khả năng đúc khuôn sứ chưa tráng mennhưng nó mang lại độ đục mờ cho đồ sứ dù với tỉ lệ rất nhỏ, vì vậy, đồ sứđược chê tạo với lượng cao lanh hạn chế hoặc bỏ qua [5],[6],([21])

- Một số thành phần khác trong bột sứ nha khoa như các oxide kim loại đểtạo ra các màu sắc khác nhau như oxide sắt hoạt động như một chất màu nâu,đồng như một chất màu xanh lá cây, titan là một đốm vàng và cobalt tạo ra màuxanh da trời Ngoài ra còn có các chất kết dính như tinh bột và đường [5]

- Tùy vào thành phần các chất trong hốn hợp mà ta thu được gốm hay sứnha khoa

K2O Al2O3 6SiO2

Hình 1.5 Sơ đồ thành phần cơ bản của gốm sứ thông dụng [4].

Bảng 1.1 So sánh thành phần sứ dân dụng và sứ nha khoa [1],[5]

Loại sứ Trường thạch (%) Thạch anh (%) Cao lanh (%)

Bảng 1.2 Thành phần của sứ nha khoa [6]

Trường thạch (khoáng vật tự nhiên

chứa patsh (), soda (), nhôm và

alumia)

Đây là thành phần có nhiệt độ nóng chảy thấp nhất, tan chảy đầu tiên tạo thủy tinh trong suốt, sau đó bắt đầu đông đặc

Cao lanh (.)

- Được sử dụng làm chất kết dính

- Tạo độ uốn cho sứ

- Tạo độ mờCác tinh thể kính như K, Ca, Na oxide Làm gián đoạn mạng lưới silic và

đóng vai trò như chất xúc tácCác sắc tố màu (FeO, CuO, , MgO…) Tạo màu và độ bóng cho sứ

Zr/Sn/Ce oxide và Uranium oxide Tạo độ đục thích hợp

Bảng 1.3 Thành phần các oxid trong sứ nha khoa [5]

1.4 Đặc tính của sứ nha khoa

Bảng 1.4 Màu sắc đặc trưng của các ion trong sứ [7]

Ion Số nguyên tử

Màu sắc đặc trưng Trạng thái oxy hóa Trạng thái khử

- Sứ làm ngà răng và men răng khác nhau về độ trong Có loại rất đục đểche màu sườn kim loại Giá trị về độ trong của sứ ngà là 18 – 38%, sứ men là

45 – 50% Độ trong của vật liệu toàn sứ phụ thuộc vào pha tinh thể tăngcường Sứ zirconia và alumina tương đối cản sáng (kém trong), sứ tăng cườngleucite khá trong Độ trong của sứ spinel và sứ disilicate lithium tương đươngnhau và ở trung gian giữa sứ alumina và sứ tăng cường leucite

- Do lớp ngoài cùng của phục hình sứ trong, màu của phục hình bị ảnhhưởng bởi tia phản chiếu của lớp bên dưới Đối với phục hình sứ kim loại, làkết quả của sự pha trộn của ánh sáng phản chiếu từ lớp bên dưới, sự che màu

và ánh sáng truyền qua phần sứ thân răng Độ dày của sứ thân răng quyết địnhmàu của phục hình với cùng một màu của lớp che màu

- Do men răng có tính huỳnh quang dưới ánh sáng cực tím nên trước đâyngười ta đã thêm vào uranium oxide để tạo đặc điểm này cho sứ, nhưng do cótính phóng xạ (tuy thấp) nên đã được loại bỏ Gần đây người ta sử dụngcerium oxide là một nguyên tố hiếm để tạo tính huỳnh quang Chất dán, phụchình là một yếu tố quan trọng trong phục hình toàn sứ Nhiều loại phục hìnhtoàn sứ thường cần chất gắn có độ trong với nhiều màu khác nhau

Tóm lại, độ bền và đặc điểm quang học của sứ phụ thuộc vào tỷ lệ vàbản chất của pha tinh thể, nói chung: pha tinh thể nhiều độ bền tăng, độ tronggiảm; pha tinh thể ít độ trong tăng, độ bền giảm [4]

1.4.3 Đặc điểm vật lý [1],[4],[5]

 Đặc điểm cơ học

- Phụ thuộc vào các yếu tố như kích thước tinh thể (của pha tinh thể), tỉ

lệ thể tích của pha tinh thể, độ bần của liên kết, sự chênh lệch của modun đànhồi, sự chênh lệch về độ giãn nở giữa các pha

 Độ bền uốn

Trường thạch (feldspar)

Gốm Sứ gia dụng

Sứ (Porcelain) nha khoa

- Các sứ trường thạch dùng để làm phục hình sứ - kim loại có độ bềnkhoảng 70Mpa, thấp hơn sứ dùng trong phục hình toàn sứ Tuy vậy do cósườn nâng đỡ bằng kim loại nên phục hình sứ kim loại vẫn tồn tại lâu hơn

- Đây là yếu tố cần để tính độ bền uốn và độ bền gãy Tỷ số poisson của

sứ nha khoa là 0,21 – 0,26 Modun đàn hồi của sứ trường thạch khoảng 70GPa, sứ ép nhiệt disilicate lithium là 110 GPa, sứ zirconia là 210 Gpa, sứnhôm oxide là 350 Gpa

 Mật độ

- Gốm sứ có mật độ giữa nhựa polyme và kim loại, trung bình từ 2 – 6g/cm3 [7] Mật độ của sứ trường thạch sau khi nung khoảng 2,45 g/cm3 và bịthay đổi bởi độ lỗ rỗ Mật độ cũng phụ thuộc vào sự có mặt của pha tinh thể.Pha tinh thể càng nhiều mật độ càng lớn

 Đặc điểm nhiệt

Sét trắng

(Kaolin)

Thạch anh (quartz)

Gốm đất nung

- Các tính chất về nhiệt của sứ phụ thuộc vào liên kết ộng hóa trị và ioncủa nó Nhiệt độ nóng chảy cao 600 - 4000 , độ dẫn điện thấp [7], nên sứ làmột vật liệu cách điện cách nhiêt tốt Độ dẫn nhiệt của sứ trường thạch là0,003 cal/giây/cm2, độ khuếch tán nhiệt là 0,64 mm2/giây

Bảng 1.5 Một số đặc tính vật lý của sứ nha khoa [6]

1.5 Phương pháp chế tác sứ nha khoa

Ba loại sứ ở Việt Nam hiện nay:

 Procelain (bột sứ đắp - thiêu kết):

Đặc điểm: Thẩm mỹ, nhưng dòn, độ bền thấp, lỗ rỗ Cấu trúc nhiều pha,pha tinh thể không được kiểm soát về cấu trúc Chế tạo thành dạng bột sứ.Chế tác thủ công bằng phương pháp đắp-thiêu kết

 Sứ thủy tinh (glass ceramic):

Đặc điểm: Thẩm mỹ khá, độ bền khá, ít lỗ rỗ Cấu tạo nhiều pha, phatinh thể được kiểm soát về mức độ và sự phân bố Chế tạo thành viên hoặckhối thủy tinh Chế tác bằng công nghệ ép nóng hoặc CAD/CAM.

 Sứ oxide:

Đặc điểm: Kém thẩm mỹ, độ bền cao, không lỗ rỗ Cấu trúc đơn pha,không có pha thủy tinh Chế tạo thành khối sứ tiền thiêu kết Chế tác bằngcông nghệ CAD/CAM

1.5.1 Chế tạo bột sứ đắp – thiêu kết [4] (procelain)

- Trường thạch (feldspar): là một loại đá tự nhiên có cấutrúc tinh thể, đục, màu từ xám đến hồng Đó là một silicatenhôm kali (potassium aluminum silicate - )

- Trường thạch được khai thác từ mỏ, nghiền nhỏ Loại bỏsắt và mica (thường có trong trường thạch không tinh khiết):chỉ chọn sử dụng những phần trường thạch có màu sáng

- Nghiền thành bột mịn, loại bỏ những hạt lớn hoặc quánhỏ

- Rung trên một mặt nghiêng có rãnh từ tính để loại bỏmột lần nữa sắt còn lại

- Nung bột mịn trường thạch đến ~1200º C tạo được hỗnhợp leucite () và thủy tinh nóng chảy

- Làm lạnh nhanh trong nước để khối sứ bị rã thành bột

- Thêm các chất màu:

• Titanium oxide: vàng nâu

• Manganese oxide: xanh nhạt pha đỏ

• Oxide sắt: nâu

•  Cerium tạo tính phát huỳnh quang (trước đây dùnguranium oxide) Oxide thiếc, titanium, zirconium được dùng đểlàm các chất che màu.

Sản phẩm của quá trình là bột sứ trường thạch nha khoa (feldspathicdental porcelain) có hai pha:

• Pha thủy tinh với các tính chất đặc trưng: dòn, trong, nứt vỡ không theohướng nhất định…

• Pha tinh thể leucite ()): chiếm 10 - 20%, có hệ số dãn nở nhiệt cao (>20

x /° C)

1.5.2 Chế tạo sứ thủy tinh [4]

Sứ thủy tinh gồm tối thiểu hai pha:

- Pha thủy tinh vô định hình

- Pha tinh thể (một hoặc nhiều loại) kết hợp theo tỷ lệ đặc hiệu

Qui trình sản xuất Sứ thủy tinh có hai giai đoạn:

– Tạo pha thủy tinh

– Tinh thể hóa có kiểm soát

 Tạo pha thủy tinh

Nguyên liệu thủy tinh thông dụng: 12 - 18% , 8 - 15% CaO, 60 – 70% Nấu chảy ở 1400 - 1500°C pha lỏng đồng nhất

Hạ nhiệt độ để có pha thủy tinh

Thủy tinh chảy mềm ở 1000 - 1200°C

 Tinh thể hóa có kiểm soát

Xử lý nhiệt lần 2 để tạo mầm tinh thể và phát triển mầm tạo pha tinh thể

 Tạo mầm tinh thể: dùng chất xúc tác tạo mầm: Pt, hoặc các muốikim loại nhạy sáng: Au, Ag, Cu…(vừa xúc tác vừa tạo màu).Chất xúc tác có cấu trúc gắn với tinh thể hình thành trong thủy tinhkết tinh có trật tự

 Phát triển mầm tạo pha tinh thể: Nhiệt độ được kiểm soát để tốc độtạo mầm và lớn lên của mầm phải như nhau theo các phương pháp.

Hình 1.6 Quá trình tạo pha thủy tinh [4]

Như vậy: Sản phẩm của “Giai đoạn 1” là chế tạo được khối thủy tinh.Thủy tinh có thể chuyển dạng từ “mềm” (soft glass) dễ tạo dạng (shaping):đúc, mài…sang dạng cứng (sứ thủy tinh: tough glass-cereamic) nhờ quá trìnhtinh thể hóa có kiểm soát Giai đoạn 2 (tinh thể hóa có kiểm soát) diễn ratrong quá trình chế tác phục hình bằng công nghệ ép nóng hoặc CAD/CAM.Đặc điểm sứ thủy tinh:

• Tinh thể liên kết với nhau có qui luật pha tinh thể đồng nhất, có cấu trúc

• Pha thủy tinh đóng vai trò kết dính

Nhiệt độ

1500

00

Nấu chảy nguyên liệu

Khối thủy tinh

1200

Làm lạnh

Thời gian