Optimierung der Verbundfestigkeit zwischen PEEK-Werkstoffen und Verblendkompositen durch Niederdruckplasmaprozesse

Abstract

Zielsetzung: Das Ziel der Studie war, die Auswirkungen der Parameter chemische Zusammensetzung und Einwirkungsdauer einer Behandlung mit einem Niederdruckplasma auf die Scherhaftfestigkeit (SBS) zwischen Verblendkompositen und PEEK Werkstoffen zu untersuchen. Material und Methoden: 434 Proben wurden aus drei PEEK-Varianten (Juvora Dental Disk (Invibio Ltd., Lancashire, UK), DC 4420 und DC 4450 (beide Evonik Industries, Essen, Germany) wurden mithilfe einer Hochpräzisionssäge (IsoMet1000 Precision Cutter, Buehler, Lake Bluff, USA) unter Wasserkühlung hergestellt. Diese wurden mithilfe einer Poliermaschine (Exakt 400 CS, EXAKT Advanced Technologies GmbH, Norderstedt, Germany) mit SiC-Schleifpapier der Körnungen 320, 800, 1200 (Hermes Schleifmittel GmbH, Hamburg, Germany) unter Wasserkühlung poliert. Ein aus 135 Proben bestehender Teil unter Wasserkühlung wurde mit SiC-Schleifpapier der Körnungen 2500 und 4000 poliert. 299 Proben wurden mit Al2O3 Strahlmittel von 110 µm Korngröße (Korox 110, BEGO Bremen, Bremen, Germany) 10 sec/cm2 mit einem Abstand von 10 mm bei einem Druck von 2.5 bar senkrecht zur Oberfläche abgestrahlt. Die Proben wurden in folgende Vorbehandlungsgruppen eingeteilt: 1a. Poliert, Kein Plasma 5a. Poliert, Ar/O2-Plasma für 35 min 2. Sandgestrahlt, O2-Plasma für 3 min 3. Sandgestrahlt, O2-Plasma für 35 min 4. Sandgestrahlt, Ar/O2-Plasma für 3 min 5b. Sandgestrahlt, Ar/O2-Plasma für 35 min Nach Bestimmung von Rauheit und Randwinkel wurden die Proben mit einem Haftvermittler (visio.link, Bredent GmbH & Co KG, Senden, Germany) behandelt, bevor sie mit einem von drei Verblendkompositen (Vita VM LC, Vita Zahnfabrik, Bad Säckingen, Deutschland), GC Gradia, GC Gradia Direct Flo (GC Europe, Leuven, Belgien)) verblendet wurden. Abschließend wurden die Proben über 24 h in destilliertem Wasser bei 37°C gelagert. Die Scherhaftfestigkeit wurde in einer Universaltestmaschine gemessen (Z010, Zwick GmbH, Ulm, Germany). Ergebnisse und Diskussion: Die Benetzbarkeit war nach allen Plasmabehandlungen signifikant höher als vor der Plasmabehandlung, unabhängig vom Plasmatyp und dem PEEK-Material. Im Vergleich der Verblendcomposite konnten für Vita VM LC die höchsten SBS Werte auf DC 4450 gemessen werden. GC Gradia zeigte mit GC Gradia Direct Flo vergleichbare Werte (mit Ausnahme von signifikant niedrigen Werten auf DC 4450). Von den drei Verblendcomposites wurden mit GC Gradia Direct Flo die höchsten Scherhaftfestigkeitswerte gemessen. Alle Plasmaprogramme zeigten einen positiven Effekt auf die Verbundfestigkeit zwischen Verblendcomposite zu PEEK. Dies wird gefördert durch die signifikant erhöhte Benetzbarkeit unabhängig vom Plasmaprogramm. Auf den gefüllten PEEK-Compounds konnten höhere SBS-Werte gemessen werden als auf Juvora. Der Einsatz der verschiedenen Plasmavorbehandlung ist unabhängig von der PEEK-Variante vorteilhaft.

Objective: The study presented aimed at investigating the influence of different low-pressure plasma process parameters on the shear bond strength (SBS) between different PEEK compounds and veneering resins. Materials and Methods: To achieve that, 434 specimens were milled out of three peek compound materials (Juvora Dental Disk (Invibio Ltd., Lancashire, UK); DC 4420; DC 4450 (both Evonik Industries, Essen, Germany) were milled with a high precision cutter (IsoMet1000 Precision Cutter, Buehler, Lake Bluff, USA) and polished following a protocol to achieve even surfaces. They were divided into two groups: 135 specimens were polished up to 4000 grid while the remaining 299 specimens were sandblasted with 110 μm Al2O3. All specimens were cleaned ultrasonically. They were allocated to seven different pretreatment groups: 1a. Polished, no plasma 5a. Polished, Ar/O2-plasma for 35 min 2. Sandblasted, O2-Plasma for 3 min 3. Sandblasted, O2-Plasma for 35 min 4. Sandblasted, Ar/O2-Plasma for 3 min 5b. Sandblasted, Ar/O2-Plasma for 35 min Surface roughness and contact angle measurements were obtained. After the application of a bonding agent (visio.link, Bredent GmbH & Co KG, Senden, Germany), one of three veneering resins (Vita VM LC (Vita Zahnfabrik, Bad Säckingen, Germany), GC Gradia, GC Gradia Direct Flo (GC Europe, Leuven, Belgium)) was applied. Specimens were stored in distilled water for 24 h at 37 °C. Shear bond strenght (SBS) was measured in an universal testing machine (Z010, Zwick GmbH, Ulm, Germany). Results and discussion: Wettability increased significantly after all plasma pre-treatments tested. This effect occurred irrespectively of plasma type, plasma duration and PEEK material. Vita VM LC performed best on the filled DC 4450. GC Gradia showed comparable results to GC Gradia Direct Flo apart from two significantly lower SBS results on DC 4450. Of the three veneering resins tested, GC Gradia Direct Flo performed the best and can be recommended especially for the PEEK compounds. All pre-treatments containing plasma had a positive effect on shear bond strength to PEEK. This was surely facilitated by the significantly increased wettability which occured on all PEEK materials tested after all plasma pre-treatments. The unfilled PEEK material lead to higher SBS values compared to the filled PEEK compounds. Applying a low-pressure plasma pre-treatment has a favourable effect irrespectively of the PEEK material used.