Einfluss von Temperaturüberschreitungen bei Glasurbränden auf mechanische und optische Eigenschaften vollständig vorkristallisierter Zirkoniumdioxid-verstärkter Lithiumsilikat-Keramik

Abstract

Diese werkstoffkundliche Studie untersuchte den Einfluss von Temperaturschwankungen beim Brennvorgang auf die Dimension, die optischen Eigenschaften und die Biegefestigkeit einer Zirkoniumdioxid-verstärkten Lithium-Silikatkeramik (ZLS) für Einzelzahnrestaurationen. 150 ZLS Prüfkörper und 30 aus Lithiumdisilikat (LDS) wurden gem. ISO Standards CAD/CAM gefertigt (Cerec MCXL). Die ZLS-Prüfkörper wurden gleichmäßig auf 5 Versuchsgruppen verteilt (poliert, Normbrand und drei „übersteuerte“ Brände). LDS fungierte als Referenzgruppe. Die „übersteuerten“ Brände von ZLS betrafen den ersten Glasurbrand (B1) sowie den nachfolgenden Glasurbrand (B2) sowie beide direkt aufeinander folgend (B1+2) durch messtechnisch kontrollierte Überhitzung um +15°C während der vorgegeben Haltezeit. Die Farbe wurde mittels Spektralphotometer (Easyshade) und die Abmessungen mit einer digitalen Bügelmessschraube jeweils vor und nach Brand gemessen. Alle Prüfkörper wurden einem 3-Punkt-Biegeversuch unterzogen, und die Festigkeit mittels Weibull-Statistik bewertet. Das keramische Brennen der ZLS Prüfkörper verursachte in allen Gruppen im Mittelwert Volumenschrumpfungen. Eine Änderungen von über ±0,5% zeigte sich bei 80% der Normbrand-Prüfkörper, 63% der B2, 56% der B1 und bei 33% der B1+2 Prüfkörper gegenüber dem Ausgangszustand. Farbänderungen (ΔE-Wert) über dem optisch wahrnehmbaren Schwellenwert von ΔE 1,5 traten bei 20% nach Normbrand und B1+2, sowie bei 23% der B1 und 10% der B2 Prüfkörper auf. Zwischen den gebrannten Prüfkörper gab es keinen statistisch signifikanten Unterschied von ΔE. Die Charakteristische Weibullfestigkeit (MPa) und der Weibullmodul m (Homogenität) unterschied sich zwischen Normbrand (314,35 MPa; m=5,81), den Bränden B1 (=324,68 MPa; m=5,67), B2 (=326,4 MPa; m=7,24) und B1+2 (357,15 MPa, m=3,69). Die „erhöhte“ Brenntemperatur führte zu einer Steigerung der Festigkeitswerte ohne statistisch signifikanten Unterschied innerhalb der ZLS Prüfgruppen – jedoch gegenüber dem polierten Zustand. Mit fallendem Weibullmodul m geht eine gesteigerte Versagenswahrscheinlichkeit beim Bruchversuch einher. Die Referenzgruppe LDS hebt sich dahingehend statistisch signifikant von den ZLS Prüfkörpern ab (405,7 MPa; m=8,04). Die Ergebnisse erfordern weitere Untersuchungen, insbesondere hinsichtlich der hier untersuchten Variablen für die klinischen Relevanz in der restaurativen Versorgung.