四種超硬石膏模型抗壓和抗彎強(qiáng)度及表面粗糙度比較

雷東輝，安世昌

（濰坊護(hù)理職業(yè)學(xué)院，山東濰坊261000）

四種超硬石膏模型抗壓和抗彎強(qiáng)度及表面粗糙度比較

雷東輝，安世昌

（濰坊護(hù)理職業(yè)學(xué)院，山東濰坊261000）

目的 比較4種超硬石膏（YCG、丹特納、賀利氏、穗誠）模型的抗壓、抗彎強(qiáng)度及表面粗糙度，為臨床選擇使用提供理論依據(jù)。方法 制作長方體（50 mm×10 mm×5 mm）金屬模具，灌注4種超硬石膏模型，用萬能試驗(yàn)機(jī)測量其抗壓、抗彎強(qiáng)度，用表面粗糙度輪廓儀測量其表面粗糙度。結(jié)果 （1）YCG、丹特納、賀利氏、穗誠4種超硬石膏模型抗壓強(qiáng)度均值分別為（60.592±3.736）、（56.192±3.558）、（65.317±3.500）、（62.689±4.732）MPa，其中賀利氏、穗誠分別與丹特納抗壓強(qiáng)度比較，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。（2）YCG、丹特納、賀利氏、穗誠4種超硬石膏模型抗彎強(qiáng)度均值分別為（15.687±1.792）、（13.000±1.927）、（22.521±3.125）、（18.675±1.908）MPa。4種超硬石膏模型抗彎強(qiáng)度比較，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.01）。賀利氏與其他3種石膏模型抗彎強(qiáng)度比較，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.01），穗誠與丹特納抗彎強(qiáng)度比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.01）。（3）YCG、丹特納、賀利氏、穗誠4種超硬石膏模型表面粗糙度均值分別為（2.295±0.409）、（2.258±0.692）、（2.174±0.499）、（2.185±0.403）μm，4種超硬石膏模型比較，差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。結(jié)論 賀利氏抗壓、抗彎強(qiáng)度均高于其他3種，穗誠抗壓、抗彎強(qiáng)度均高于丹特納，且價(jià)格低廉，臨床可根據(jù)實(shí)際情況選擇應(yīng)用。

石膏； 抗壓強(qiáng)度； 抗彎強(qiáng)度； 表面粗糙度

制取印模和灌注模型是義齒制作基礎(chǔ)[1-2]，因此，模型材料是保證高質(zhì)量修復(fù)體的關(guān)鍵因素，主要用于制作口腔軟硬組織陽模。目前，模型材料有石膏材料、耐火材料、樹脂材料等多種，而石膏模型材料以其價(jià)格低廉、操作方便、精度及穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)成為主要應(yīng)用于臨床及技工室操作的口腔模型材料。常用石膏材料分為普通石膏、硬石膏和超硬石膏。而超硬石膏因其具有更良好的物理性能已在臨床得到廣泛應(yīng)用，常用于精密鑄造的義齒制作（如較大型的固定橋）、較復(fù)雜的固定修復(fù)體制作（如嵌體、烤瓷熔附金屬全冠、瓷貼面、全瓷冠）等。

只有模型材料擁有優(yōu)良的物理機(jī)械性能才能滿足臨床及技工室操作要求（如良好的強(qiáng)度、硬度、精度等）。因此，模型材料物理性能直接決定義齒修復(fù)質(zhì)量。石膏模型要具有一定強(qiáng)度，否則模型在脫模時(shí)很容易折斷，特別是當(dāng)遇到孤立牙或較細(xì)的預(yù)備體時(shí)強(qiáng)度不夠在修復(fù)體制作過程中模型也常會因外力而折斷[3]。而若壓縮強(qiáng)度不足則會導(dǎo)致模型發(fā)生破壞，尤其見于在裝盒、充膠的過程中。模型的破壞和磨損均可能影響修復(fù)體準(zhǔn)確性。超硬石膏種類繁多，但很少有文獻(xiàn)報(bào)道不同種類超硬石膏的性能有無差別。本研究擬比較4種牙用超硬石膏模型抗壓、抗彎強(qiáng)度及表面粗糙度，旨在為臨床和技工室操作選擇合適的超硬石膏提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器 YCG超硬石膏（永昌石膏化工有限公司，水粉比24 mL∶100 g）、丹特納超硬石膏（北京新康創(chuàng)業(yè)商貿(mào)有限公司，水粉比23 mL∶100 g）、賀利氏超硬石膏（賀利氏古莎齒科有限公司，水粉比22 mL∶100 g）、穗誠超硬石膏（廣州石膏制品廠，水粉比24 mL∶100 g）、Coltene縮合型硅橡膠 （Coltene Rapid公司）、AUTOGRAPHAGS-J型萬能試驗(yàn)機(jī)（日本島津公司）、馬頭牌JYT-1架盤藥物天平（上海醫(yī)用激光儀器廠，精度 0.1 g）、JB-4C表面粗糙度測試儀 （上海泰明光學(xué)儀器有限公司）等。

1.2 方法

1.2.1 測量模型抗壓強(qiáng)度 用硅橡膠制取長方體金屬模具（50 mm×10 mm×5 mm）的陰模。準(zhǔn)確稱量2種超硬石膏粉，按相應(yīng)水粉比例調(diào)拌、灌模，1 h后待石膏完全硬固后脫模，共灌注4種超硬石膏模型各5個(gè)。模型要求表面平滑，無氣泡、磨損、裂隙等。各組模型在空氣中自然干燥24 h后用游標(biāo)卡尺（精度0．001 mm）測量每個(gè)樣品寬度和厚度3次，記錄平均值。用萬能實(shí)驗(yàn)機(jī)測量模型抗壓強(qiáng)度加載面積為模型的橫斷截面積，加力速度為1 mm/min，加力單位為牛頓，以石膏模型完全斷裂為標(biāo)準(zhǔn)，記錄斷裂點(diǎn)的應(yīng)力數(shù)值。

1.2.2 測量模型抗彎強(qiáng)度 同法制取石膏模型并測量寬度和厚度。用萬能實(shí)驗(yàn)機(jī)進(jìn)行3點(diǎn)彎曲實(shí)驗(yàn)（圖1），設(shè)定加載速度為1 mm/min，跨距20 mm，以石膏模型完全斷裂為標(biāo)準(zhǔn)，記錄斷裂點(diǎn)的應(yīng)力數(shù)值。

圖1 抗彎強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)示意圖

1.2.3 測量模型表面粗糙度 同法制取石膏模型并在空氣中自然干燥24 h，用表面粗糙度測試儀測量試樣表面粗糙度，每個(gè)試樣選3個(gè)點(diǎn)，以同一方向行走3次，取樣長度0.8 mm，行走速度0.5 mm/s，測得3次輪廓計(jì)算平均偏差（Ra），取平均值。以上實(shí)驗(yàn)環(huán)境溫度為（23±1）℃，濕度為（50±10）%。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 應(yīng)用SPSS16.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，對抗壓強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度及表面粗糙度值進(jìn)行單因素方差分析（One-Way ANOVA）。有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義者采用最小顯著差異法進(jìn)行兩兩比較。P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié) 果

2.1 抗壓強(qiáng)度 4種超硬石膏模型抗壓強(qiáng)度檢測結(jié)果見表1。賀利氏和穗誠分別與丹特納抗壓強(qiáng)度比較，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。

2.2 抗彎強(qiáng)度 4種超硬石膏模型抗彎強(qiáng)度檢測結(jié)果見表1。賀利氏與其他3種石膏抗彎強(qiáng)度比較，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）；穗誠與丹特納抗彎強(qiáng)度比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。

2.3 表面粗糙度 4種超硬石膏模型Ra值測量結(jié)果見表1。4種超硬石膏模型表面粗糙度比較，差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。

表1 4種超硬石膏模型抗壓、抗彎強(qiáng)度及表面粗糙度測試結(jié)果比較（±s表）

表1 4種超硬石膏模型抗壓、抗彎強(qiáng)度及表面粗糙度測試結(jié)果比較（±s表）

組別YCG丹特納賀利氏穗誠抗壓強(qiáng)度（MPa） 抗彎強(qiáng)度（MPa） 表面粗糙度（Ra，μm）F P 60.592±3.736 56.192±3.558 65.317±3.500 62.689±4.732 0.752 0.014 15.687±1.792 13.000±1.927 22.521±3.125 18.675±1.908 0.367＜0.01 2.295±0.409 2.258±0.692 2.174±0.499 2.185±0.403 0.064 0.978

3 討 論

本研究所有試樣均由同一操作熟練者在相應(yīng)操作時(shí)間內(nèi)按規(guī)定的水粉比均勻調(diào)拌，灌注模型，1 h后待石膏完全硬固后脫模，各組模型在空氣中自然干燥24 h后進(jìn)行試驗(yàn)。所有測試結(jié)果均由同一操作者在同一外環(huán)境下檢測所得。

3.1 石膏模型抗壓強(qiáng)度影響因素 抗壓強(qiáng)度是物體在抵抗同軸方向的應(yīng)力作用下，產(chǎn)生應(yīng)變直至斷裂（脆性材料）或屈服（非脆性材料）時(shí)的強(qiáng)度，即物體能夠抵抗在單位面積上承受的壓應(yīng)力[3]。若抗壓強(qiáng)度不足則在義齒制作過程中常會導(dǎo)致模型發(fā)生破壞。影響石膏模型抗壓強(qiáng)度的因素：（1）水粉比例，實(shí)踐證明石膏模型材料水粉比例越大，凝固時(shí)間越長，水分揮發(fā)后形成的空隙越多，最終的生成物越脆，強(qiáng)度越低。因此，混水率越高，空隙越多，材料強(qiáng)度越低[4]。（2）添加劑，增強(qiáng)劑可明顯改善硬化體孔結(jié)構(gòu)，使孔隙率降低，孔徑細(xì)化，從而提高石膏模型的機(jī)械強(qiáng)度[5]。減水劑可顯著提高石膏流動性，同時(shí)提高其抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度。但另一些添加劑會降低石膏的機(jī)械性能如緩凝劑在延緩石膏凝結(jié)硬化同時(shí)會降低石膏硬化體強(qiáng)度。（3）干燥時(shí)間及方式，石膏在凝固過程中抗壓強(qiáng)度隨時(shí)間延長而增大。在凝固過程中隨水分子的喪失和二水石膏晶體的交錯(cuò)生長，其強(qiáng)度逐漸增加。有研究表明，石膏水粉調(diào)拌后15 min產(chǎn)生初凝，失去可塑性，1 h后基本凝固，此時(shí)其抗壓強(qiáng)度可達(dá)到臨床操作要求，24 h后完全凝固，強(qiáng)度達(dá)到最高值[4]。石膏模型除在空氣中自然干燥外還可用微波干燥，該干燥法可節(jié)省時(shí)間。但微波干燥后對石膏模型物理機(jī)械性能是否有影響仍存在爭議。本研究結(jié)果顯示，賀利氏和穗誠抗壓強(qiáng)度高于丹特納，可能與各種超硬石膏添加劑的種類和比例不同有關(guān)。

3.2 超硬石膏抗彎強(qiáng)度 抗彎強(qiáng)度指材料抵抗彎矩作用而不被破壞的能力。通常認(rèn)為，超硬石膏的抗彎強(qiáng)度足夠抵抗脫模時(shí)的力量不會發(fā)生模型牙體的折斷。實(shí)踐證明即使是超硬石膏，當(dāng)印模為硬質(zhì)材料（如聚醚橡膠印模等）或當(dāng)有長而窄的基牙或牙列缺損部位過多的病例時(shí)仍存在牙體折斷。有學(xué)者指出，石膏模型材料脆性較大，折斷前只有很有限的變形[6]。因此，石膏模型材料的抗彎強(qiáng)度在脫模時(shí)尤為關(guān)鍵，抗彎強(qiáng)度不足時(shí)常會發(fā)生模型折斷。抗彎強(qiáng)度計(jì)算公式：δ=3FL/2BH2。其中δ為抗彎強(qiáng)度（MPa），F(xiàn)為最大載荷值（N），L為兩加荷點(diǎn)的距離（mm），B為試樣寬度（mm），H為試樣高度（mm）。本研究中試樣尺寸、調(diào)拌水粉比例、萬能試驗(yàn)機(jī)十字頭行進(jìn)速度及實(shí)驗(yàn)臺兩支點(diǎn)間距離均在恒定可控制范圍內(nèi)，主要是比較不同種類超硬石膏抗彎強(qiáng)度的差別。結(jié)果表明，賀利氏抗彎強(qiáng)度均高于其他3種，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。穗誠抗彎強(qiáng)度高于丹特納，差異也有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。

3.3 超硬石膏表面粗糙度 石膏表面粗糙度與水粉比例有關(guān)，當(dāng)石膏固化完成后多余水分（非結(jié)晶水）不斷揮發(fā)，會留下大量孔隙，致使石膏表面粗糙，抗磨性低。另外有學(xué)者認(rèn)為，印模材料品牌不同和所用消毒液不同對超硬石膏表面粗糙度會造成影響[7]。提示模型的表面性能與印模材料及石膏的配伍密切相關(guān)[8]。本研究所選4種超硬石膏表面粗糙度比較，差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。

綜上所述，只有當(dāng)模型材料具有優(yōu)良的性能時(shí)才能滿足臨床和技工室操作使用要求。一般來講，在操作中應(yīng)盡量選用高性能的石膏模型材料，以制作出外形美觀、固位良好的修復(fù)體。

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10.3969/j.issn.1009-5519.2015.24.030

B

1009-5519（2015）24-3767-03

2015-07-20）

雷東輝（1983-），女，山東萊蕪人，碩士研究生，主要從事口腔醫(yī)學(xué)研究；E-mail：leidonghui1@163.com。

安世昌（E-mail：157098426@qq.com）。