Tehnologija zubotehni
č
kog materijala
Josip Brusi
ć
, dr.stom.
SVOJSTVA MATERIJALA
MEHANI
Č
KA SVOJSTVA
Poznavanje veli
č
ine žva
č
ne sile bitno je za razumijevanje mehni
č
kih svojstava dentalnih
materijala. Naprezanje, deformacija,
č
vrsto
ć
a, tvrdo
ć
a, frikcija i trošenje karakteristike su
svakog pojedinog materijala u odnosu na žva
č
nu silu.
Kada na materijal djeluje izvanjska sila, dolazi do reakcije, toj se sili suprotstavlja sila
jednaka po veli
č
ini ali suprotnog smjera. Djelovanje sile raspore
đ
eno je unutar neke površine,
a omjer sile i površine naziva se naprezanje.
Naprezanje
je sila po jedinici površine,
S=F/A, gdje F predstavlja silu a A je površina po
kojoj sila djeluje. Jedinica za naprezanje jednaka je sili po jedinici površine (N/m
2
) i izražava
se u
paskalima
(Pascal, Pa). U stomatologiji je naprezanje uglavnom izraženo u
megapaskalima (MPa).
Ovisno o smjeru djelovanja razlikujemo tla
č
nu, posmi
č
nu, svijaju
ć
u silu i rastezanje. Kod
tla
č
ne se sile materijal odupire zbijanju dok se kod vla
č
ne odupire rastezanju.
Linijska deformacija
je deformacija po jedinici dužine,
ε
=
Δ
l/l
o
, gdje
Δ
l predstvalja
deformaciju (ili promjenu dužine) a l
o
je jedinica dužine. Linijska se deformacija obi
č
no
izražava u postocima (%). Neki dentalni materijali pokazuju zna
č
ajnu linijsku deformaciju uz
djelovanje naprezanja, dok drugi, kao npr. zlato ili caklina, vrlo malu. Omjer izme
đ
u
naprezanja i linijske deformacije (eng.
stress-strain diagram
) vrlo je važan pri izboru
dentalnog materijala.
Modul elasti
č
nosti (Youngov modul)
predstavlja mjeru krutosti materijala i jednak je omjeru
naprezanja i linijske deformacije, E=S/
ε
, u linearnom ili elasti
č
nom dijelu grafi
č
kog prikaza:
naprezanje-linijska deformacija. Jedinica za modul elasti
č
nosti je
pascal
(Pa), a u
stomatologiji se naj
č
es
ć
e izražava u MPa. Krutost materijala je važna veli
č
ina pri odre
đ
ivanju
dentalnog materijala. Naime, elasti
č
ni modul dentalnog materijala mora imati sli
č
nu
vrijednost elasti
č
nom modulu dentina ili cakline, ovisno gdje se koristi. Elasti
č
ni modul
dentina je 18,600 MPa, cakline 83,000 MPa, amalgama 27,600 MPa, zlata 96,600 MPa,
kompozita 16,600 MPa ili cinkovog fosfatnog cementa 2760 MPa.
Svaki materijal koji se koristi u stomatologiji pokazuje mehani
č
ka i elasti
č
na ograni
č
enja, a
veli
č
ina kod koje je deformacija tako velika da dolazi do loma naziva se
ja
č
ina loma
.
Veza izme
đ
u dva materijala obi
č
no se mjeri kao ja
č
ina rastezanja ili posmi
č
na ja
č
ina, a
predstavlja naprezanje koje uzrokuje pucanje. Ovisno o sustavu, veza izme
đ
u materijala može
biti kemijska ili mehani
č
ka ili oboje.
Ograni
č
enje ili dopuštena deformacija
odnosi se na
naprezanje kod kojeg materijal više ne pokazuje elasti
č
na svojstva. Ove su dvije veli
č
ine
važne jer se dentalni materijal može smatrati klini
č
ki neprikladnim ukoliko pokazuje
permanentnu deformaciju iako još nije puknuo.
1
Tehnologija zubotehni
č
kog materijala
Josip Brusi
ć
, dr.stom.
Koli
č
ina deformacije koju materijal može podnijeti prije loma izražava se u
postocima
razvla
č
enja
kada se materijal rasteže ili u
postocima
zbijanja
kada na njega djeluje tla
č
na sila.
Elasti
č
nost (rezilijencija) i
č
vrsto
ć
a
su veli
č
ine koje se odnose na energiju potrebnu da se
neki materijal deformira odnosno energiju potrebnu da do
đ
e do loma.
Č
vrsto
ć
a se može
definirati i kao mjera otpornosti materijala na lom. Ova dva svojstva odnose se na površinu
ispod krivulje naprezanje-deformacija i zato predstavlju energiju potrebnu da do
đ
e do
grani
č
ne deformacije. Vrijednost ovih veli
č
ina je umnožak naprezanja i deformacije. Dva
materijala mogu imati iste vrijednosti za elasti
č
nost, ali razli
č
ite za
č
vrsto
ć
u.
Tvrdo
ć
a
je važno svojstvo dentalnih materijala, a predstavlja otpornost površine materijala na
udubljenje tvrdim materijalom. Mjera za tvrdo
ć
u ovisi o postupku ispitivanja, a mjeri se sila
po jedinici udubljene površine prema Brinell-u, Rockwell-u, Knoop-u ili Vickers-u. Tvrdo
ć
a
dentalnih materijala naj
č
eš
ć
e se izražava Knoop-ovim ili Vickers-ovim brojem za tvrdo
ć
u, a
dobiva se iz sile pritiska
č
etverostranog dijamantnog šiljka, utisnutog u površinu materijala.
Tvrdo
ć
a se ra
č
una kao broj kilograma potrebnih da nastane udubljenje od 1mm
2
(kg/mm
2
).
Prema Knoopovim testovima tvrdo
ć
a cementa je 43 kg/mm
2
, dentina 68 kg/mm
2
, cakline 350
kg/mm
2
, akrilata 20 kg/mm
2
, 22-karatne zlatne legure 85 kg/mm
2
, kompozitnih materijala 90
kg/mm
2
, amalgama 110 kg/mm
2
, keramike 460 kg/mm
2
, kobaltkromove legure 420 kg/mm
2
itd.
OPTI
Č
KA SVOJSTVA
Opti
č
ka svojstva dentalnih materijala od posebne su važnosti jer ti materijali moraju
zadovoljavati visoke estetske kriterije. Umjetnost je i cilj odrediti boju i izgled zuba kao da je
prirodan. Percepcija boje rezultat je fiziološkog odgovora na fizikalni podražaj i predstavlja
subjektivni doživljaj.
Vidljiva svjetlost je mali dio elektromagnetskog spektra u podru
č
ju od 380 do 780 nm.
Vidljiva svjetlost je mješavina boja, a razlikujemo tri osnovne boje plavu, zelenu i crvenu,
dok sve ostale boje predstavljaju njihovu mješavinu. Kada svjetlost obasja površinu dolazi do
propusnosti (transmijsije), apsorpcije ili raspršenja svjetlosti.
Materijal je
proziran (transparentan)
kada propušta svjetlost. Zraka svjetlosti mijenja smjer
na granici izme
đ
u dva materijala. Indeks loma jednak je omjeru sinusa upadnog kuta zrake
svjetlosti (i) i kuta loma svjetlosti (r), n=sin i/sin r. Treba naglasiti da kod loma svjetlosti
dolazi i do refleksije na površini materijala.
Neprozirni materijali
apsorbiraju svjetlost. Lambert-ov zakon apsorpcije pokazuje da svaki
pojedini sloj materijala apsorbira jednaki dio svjetlosti koja prolazi kroz taj materijal, I
x
/I
o
=e-
Kx
, gdje je I
o
po
č
etni intenzitet svjetlosti, I
x
odnosi se na intenzitet svjetlosti nakon prelaska
udaljenosti x unutar materijala, a K je koeficijent apsorpcije.
Neprozirnost (opacitet)
je
svojstvo materijala i govori o nepropusnosti svjetla. Kada dolazi do refleksije cjelokupnog
vidljivog spektra predmet izgleda bijelo, a kada se sve valne duljine podjednako apsorbiraju
predmet je crni. Kada se apsorbiraju plava, crvena, nara
č
asta, žuta i ljubi
č
asta svjetlost
predmet u reflektiranom vidljivom svjetlu izgleda zeleno.
2
