In-vitro-Untersuchungen zum Einfluss von mechanischen Oberflächenbearbeitungsverfahren auf den Verbund von Zirconia-TZP zu ausgewählten Verblendkeramiken

Abstract

In der vorliegenden In-vitro-Untersuchung sollte der Einfluss verschiedener mechanischer Oberflächenmodifikationen des Zirconia-TZP-Gerüstes vor dem Verblenden mit entsprechender Verblendkeramik auf die Verbundfestigkeit untersucht werden. Es wurden die Verblendkeramiken GC Initial Zr, Lava Ceram, Cercon Ceram Kiss, und Triceram verwendet. Dafür wurden jeweils 10 Prüfkörper entweder sandgestrahlt, mit feinen Diamanten oder mit groben Diamanten angeraut. Eine Untersuchungsreihe ohne Bearbeitung der Oberfläche des Zirconia-TZP dient als Kontrollserie. Die angerauten Oberflächen wurden rasterelektronisch betrachtet und die angefertigten Rauigkeitsmessungen statistisch ausgewertet. Die Bearbeitung mit groben Diamanten gibt die höchsten Rauigkeitswerte, danach folgten die feinen Diamanten. Die Bearbeitung durch Abstrahlen erhöht im Vergleich zur Kontrollgruppe die Rauigkeit der Oberfläche nur wenig. Nach dem Verblenden wurde der 3-Punkt-Biege-Schertest nach Schwickerath durchgeführt und statistisch ausgewertet. Nach Auswertung zeigt sich, dass keine der Oberflächen¬bearbeitungen eine Erhöhung der Verbundfestigkeit der Verblendkeramik bewirkt. Vielmehr wird die Verbundfestigkeit herabgesetzt, wobei die Verbundfestigkeits¬verluste teilweise statistische Signifikanz aufweisen. Die jeweiligen unbehandelten Kontrollgruppen zeigen die höchsten Verbundfestigkeitswerte mit 35 MPa bis 38 MPa, was der Verbundfestigkeit einer hochgoldhaltigen Legierung mit Verblendkeramik entspricht. Das Sandstrahlen sowie das Bearbeiten mit rotierenden diamantierten Schleifern ändert die Kristallstruktur des Y-TZP. Es kommt zunächst zur Umwandlung der Oberfläche des Zirconia-TZP in die monokline Form. Durch die Temperaturen der keramischen Brennprozesse wird die Phasenumwandlung zwar wieder umgekehrt, aber der Verbund wird durch die entstandenen oberflächlichen Defekte wie Mikrorisse oder Spalten verschlechtert. Die Verluste an Verbundfestigkeit weisen teilweise statistische Signifikanz auf. Zwischen den untersuchten Verblendkeramiken besteht unabhängig, ob die Oberfläche des Zirconia-TZP mechanisch bearbeitet worden ist oder unbehandelt bleibt, kein signifikanter Unterschied hinsichtlich der Verbundfestigkeit. Schlussfolgernd ist von der Bearbeitung der Zirconiagerüste vor dem Verblenden abzuraten, um den Haftverbund nicht zu gefährden. Zum Aufpassen auf die Stümpfe könnten im Ausnahmefall feine wassergekühlte Diamanten verwendet werden.

The influences of different mechanical modifications on the surface of Zirconia frames with regard to their bond strength have been investigated in this in-vitro-study. The modifications were carried out by either sandblasting or roughening with diamonds. Fine and rough water-cooled diamonds were used. All modifications were done as commonly found in dental laboratories. Each group contained 10 specimens. After the surface was modified, the specimens’ surface structures were evaluated with a scanning electron microscope. Treatment with the rough diamonds created the roughest surface followed by the finer diamonds. Sandblasting the specimens did not increase the roughness significantly compared to the unmodified control group. The following veneering ceramics have been examined comparatively: GC Initial Zr, Lava Ceram, Cercon Ceram Kiss and Triceram. After bonding the specimens, the 3 point bending test (Schwickerath) was carried out and the results analyzed. The test showed that none of the mechanical modifications improved bond strength, but actually reduced the bond between Zirconia and the veneering ceramics to a degree that is partially of statistic significance. The untreated control group of each different veneering ceramic exhibited the highest bond strength with values between 35 MPa and 38 MPa, which is comparable to the bond strength of precious metal alloy and veneering ceramic. Modifications by sandblasting or rotating diamonds change the crystal structure of the Zirconia and initially cause the transformation from tetragonal to monoclinic crystals. This process is reversed again by high temperatures during the firing cycle, but bond strength deteriorates due to mechanical defects in the surface such as microcracks and fissures. The loss of bond strength is partially of statistic significance. No significant differences were found between the different ceramic brands. In conclusion it is not advisable to roughen the Zirconia surface before bonding with veneering ceramic. In exceptional cases there may be a possibility to use fine water- cooled diamonds.