Università degli Studi L’Aquila
Dipartimento di Discipline Chirurgiche
C.L.O.P.D. Dir.Prof.Claudia Maggiore
Clinica Odontostomatologica Dir.Prof.Mario Giannoni
Materiali Dentali Tit.p.a.Dott.Mario Baldi
Ceramiche
Mario BALDI
Ceramiche
Caratteristiche cromatiche perfettamente integrate con la
dentatura naturale residua
Resistenza all’abrasione
Fragilità
Ceramiche Composizione
Ceramiche Composizione
Quarzo puro
Importante e la fine granulometria, la silice rappresenta la
struttura portante per gli altri componenti
Caolino
È un’argilla che conferisce alla ceramica l’opacità , mescolato
con l’acqua permette di formare la massa lavorabile della
ceramica, si contrae considerevolmente
Ceramiche Composizione
Feldspato - Alluminio silicato di potassa
componente principale delle ceramiche, cristallino ed opaco
con colore dal grigio al rosa, fonde a 1290° modellato
mantiene la forma. E’ fondamentale l’assenza di impurità di
ferro ai fini delle qualità cromatiche della ceramica.
Ceramiche Composizione
Pigmenti metallici
Sono polveri che addizionate danno alle ceramiche le
caratteristiche sfumature cromatiche per imitare i denti
naturali, vengono preparate da ossidi metallici.ossido di
titanio-tonalità giallo brune, ossido di manganese-lavanda,
ossido di ferro-marrone, ossido di cobalto-blu, ossido di rameverde, ossido di nickel-bruno.
Ceramiche
Composizione per corone e ponti su metallo
Ceramiche
Tecnica costruttiva
Foglio di platino 0,025 – Supporto metallico
Polvere di porcellana mescolata con acqua fino ad ottenere una
consistenza cremosa ed applicata con una spatola
Con il pennellino per attrazione capillare per apposizione di
polvere su supporto di miscela bagnata.
Ceramiche
Tecnica costruttiva
Tre cotture in forno
Dentina 56° inferiore alla temperatura di fusione
Smalto e colore temperatura inferiore alla dentina
Glasatura
Ceramiche
Tecnica costruttiva
Fase vetrosa
Fragilità, scorrimento sotto sforzo, tensione superficiale
Fase cristallina
Aggiunta di pigmenti come coloranti o opacizzanti
Ceramiche
Tecnica costruttiva
Alta temperatura di fusione
1315-1370 maggior resistenza, insolubilità, translucenza
Media temperatura
1090-1260
Bassa temperatura
870-1065
Ceramiche
Cottura (ideale sottovuoto)
Controllo della temperatura ( aumento costante fino al
raggiungimento della specifica temperatura)
Controllo della temperatura e del tempo specifico di
trattamento (incremento preeterminato fino al raggiungimento
di un livello prefissato, mantenimento di tale livello fino
all’ottenimento delle reazioni prefissate)
Ceramiche
Caratteristiche – Fattori condizionanti
Tecnica e grado di condensazione della polvere di ceramica
durante la modellazione prima della cottura.
Grado di cottura e la procedura seguita nella fusione della
massa ceramica
Ceramiche
Caratteristiche
Contrazione lineare - circa 14% (bassofondenti) 11,5%
(altofondenti)
Resistenza trasversale 62-90 Mpa
Resistenza al Taglio 110 Mpa
Resistenza alla compressione 172 Mpa
Modulo di elasticità 69GPa
Ceramiche
Corone a giacca
Corone su supporto metallico
Intarsi
Intarsi diretti assistiti da macchine
Faccette
Sistema cad/cam Cerec
Sistema cad/cam Cerec
Sistema cad/cam Cerec Scan
Restauri Indiretti
Ceramiche
Corone a giacca
Ceramiche
Corone a giacca
PROPRIETÀ della CERAMICA
DENTALE
E’ chimicamente molto stabile,fornisce un’estetica eccellente
e non si deteriora nel tempo. La conducibilità termica ed il
coefficiente di espansione termica sono simili a quelle di
smalto e dente. Anche se la resistenza a compressione della
porcellana dentale è alta (350-550MPa), la resistenza alla
trazione è molto bassa (20-60MPa), tipica di un solido
fragile.
Ceramiche
Il materiale, essendo soprattutto un vetro, presenta poca durezza .
I vetri sono estremamente sensibili alla presenza dei microcracks
di superficie e questo rappresenta uno degli svantaggi principali
nell'uso di porcellana dentale. Durante il raffreddamento dalla
temperatura del forno, la parte esterna della porcellana si
raffredderà più velocemente dell'interna, poichè la porcellana ha
una conducibilità termica bassa. La superficie esterna si contrae
inizialmente più della parte interna, con conseguente nascita di
tensioni interne che possono dar problemi anche alla gengiva.
CLASSIFICAZIONE DELLE CERAMICHE
DENTARIE MODERNE
Tra gli svantaggi più grandi delle porcellane dentali descritte
precedentemente c’è la loro mancanza di resistenza e di durezza, che ha
limitato seriamente il loro uso. Per superare il problema della mancanza di
resistenza e di durezza delle porcellane dentali, ci sono due soluzioni
possibili: fornire, alla porcellana dentale, un supporto con una sottostruttura
più forte oppure produrre ceramiche più forti resistenti. La ricerca, orientata
su entrambi gli obiettivi, ha dato diversi risultati.
Principalmente possiamo classificare i materiali studiati in tre categorie:
1.Reinforced ceramics core system.
2. Resin-Bondend ceramics.
3. Metal-ceramics.
Nel primo caso, il supporto per il materiale ceramico, è fornito da un altro
materiale ceramico con una durezza e resistenza più elevate, ma scarse
qualità estetiche; nei resin-bondend ceramics, il supporto è fornito dalla
stessa struttura del dente; in questo caso è necessario che il materiale
ceramico aderisca al tessuto del dente.
Ceramiche Rinforzate
Nella metà degli anni 60, McLean e Hughes
inventarono un reinforced ceramic core system con
un riforzo di vetro feldspatico e allumina,
chiamato:Alumina- reinforced porcelain jacket
crown. Da allora sono stati sviluppati molti altri
materiali basati sullo stesso principio : negli anni
80 i glass-infiltrated high strength ceramic cores
(In-ceram etc), negli anni 90 l’all-alumina core
(Techceram, Procera AllCeram etc)
Ceramiche PJC
Alumina-Reinforced Porcelain Racket Crown (PJC) E’
costituita da un vetro feldspatico contenente allumina(40-50%)
Le particelle di allumina sono molto più forti di quelle del vetro
e si oppongono, con maggiore efficacia, alla propagazione delle
crepe. La resistenza a flessione passa dai 60 MPa, nel
migliore dei casi, della porcellana feldspatica, ai 120-150
MPa dell’alluminous core porcelain. Poiché, però, le capsule
ottenute , non hanno un ottimo colore e non sono traslucide,
è necessario smaltarle.
La PJC viene largamente utilizzata per i denti anteriori,
mentre non è ancora possibile estenderla ai posteriori perché
non è abbastanza resistente. Alcuni esempi di protesi
realizzate in allumina.
Glass-infiltrated High Strength Ceramic Core System
Questo sistema alternativo, introdotto da In-Ceram(Vita), permette di avere
un contenuto di allumina superiore a quello della PJC, che abbiamo visto
essere circa 40-50%; si arriva, infatti, all’ 85% di allumina.
La ceramica viene messa su un dado refrattario fatto di polvere di allumina.
Il dado, una volta asciutto, viene sinterizzato per 10 ore ad una temperatura
di 1120°C, alla quale la polvere d’allumina non fonde completamente. Il
dado ottenuto ha, quindi, una struttura leggermente porosa; infatti la sua
resistenza è circa 6-10 MPa. Nel nucleo poroso ottenuto viene infiltrato del
vetro di lantanio che alla temperatura di 1100°C, alla quale rimane il dado
nel forno per 4-5 ore, ha una bassissima viscosità.
Al posto della polvere di allumina possono essere utilizzati altri materiali,
come zirconia o spinello (MgAl2O4), con ottimi risultati rispetto alla
resistenza : con lo spinello, circa 350 MPa , mentre con l’aggiunta di 33%
di zirconia si arriva fino a 700 MPa.
Pure Alumina Cores
Si tratta di un’estensione della alumina-reinforced core,
in cui il dado, o nucleo, è in pura allumina (99,5%). I
vantaggi di questi sistemi sono la maggiore robustezza e
la traslucidità, superiore a quella dei materiali glassinfiltrated core. La resitenza è paragonabile a quella
ottenuta con la zirconia.
Uno svantaggio di tutti i reinforced-ceramics core
system, visti finora è che nessuno di essi risulta trattabile
con acido nitrico per ottenere un superficie che sia
legabile direttamente al tessuto dentale.
Resin-Bondend
Si tratta di materiali innovativi in cui hanno
particolare importanza le tecniche adesive. La
combinazione delle caratteristiche meccaniche
ed estetiche ottenute con i materiali ceramici e
dell’adesione tra smalto e dentina ha permesso
di ottenere delle protesi dentarie eccellenti.
Materiali Ceramici e vetroceramici.
Quando le molecole elementari sono distribuite a caso, è probabile che il
ceramico abbia una struttura vetrosa. Questa struttura può presentare vari
gradi di traslucidità. Al contrario, una disposizione ordinata genera un
cristallo che tende a riflettere la luce . Ciò altera le proprietà ottiche ma
aumenta la resistenza meccanica del ceramico poiché gli atomi sono in una
condizione di massimo impacchettamento invece di una distribuzione
aleatoria come in un vetro.
I ceramici utilizzati possono essere chimicamente suddivisi in tre gruppi:
silicati:
ossidi di silicio ed altri atomi (di Al, di K, di magnesio, del Ca). La maggior
parte delle porcellane feldspatiche usate comunemente in ceramica dentaria
appartiene a questo gruppo.
ceramici del Non-silicio, cioè con la stessa composizione della ceramica del
silicio ma senza il silicio. Due esempi comuni sono Al2O3, MgO e spinello.
Ceramica Nonoxide :il carburo di silicio (SiC), il carburo di tungsteno
(WC), o la grafite (C).
Leucite-reinforced Feldspar Glass Ceramics
La costruzione di protesi con la leucite può essere effettuata attraverso un
processo di sinterizzazione oppure con processo di Hot-pressing. Per il
processo di sinterizzazione è richiesta una grande abilità dall’
odontotecnico, se si vogliono ottenere dei risultati soddisfacenti,
specialmente per i problemi connessi al ritiro. Il processo di hot-pressing
permette di minimizzare questi problemi.
Questo sistema utilizza la lost-wax casting technique. Viene realizzato un
modello in cera che sarà successivamente collocato in un dado di
materiale refrattario e fatto bruciare per generare lo spazio che sarà poi
riempito con la leucite. A questo punto, una speciale pressa-forno, riempie
lo spazio con una pallina del vetroceramico ad una temperatura di
1180°C.
La resistenza della leucite-reinforced, comunque, non permette di
costruire protesi per i denti posteriori né ponti.
Lithium Disilicate and Apatite Glass Ceramics
Per estendere l’uso dei vetroceramici ai ponti ed, in generale, per migliorarne
le qualità, è stato inventato un nuovo vetroceramico basato sul composto
SiO –Li O. La fase cristallina che si forma è un disilicato di litio (Li Si O )
2 2circa il 70% del volume del vetroceramico. Il Li Si O 2ha2 una
5
e copre
2 2 cristalline
5
microstruttura insolita in quanto è fatta da molte piccole piastre
collegate tra loro e orientate in modo confuso.
Questo tipo di struttura conferisce al materiale una buona resistenza, poiché i
cristalli aghiformi, inducono le crepe che si formano a deviare, a smussarsi o
a ramificarsi.
E’ presente una seconda fase cristallina, cioè l’ortofosfato di litio
(Li PO ),con una frazione di volume molto inferiore al disilicato.
4
Le 3proprietà
meccaniche di questo vetroceramico superano quelle della
leucite, infatti la resistenza a flessione raggiunge i 450 MPa e la fracture
toughness è tre volte quella della leucite. E’ molto traslucido a causa della
ottima compatibilità tra le fasi cristalline in esso presenti.
Viene ottenuto con un sistema analogo alla Hot-pressing, vista
precedentemente, ad una temperatura di 920°C.
Zirconio
Lo zirconio puro fu ottenuto per la prima volta nel 1914.
È un minerale duttile e tenace, abbastanza diffuso in
natura. Altamente biocompatibile, con ottima resistenza a
spessori sottili e stabilità nel tempo unita a caratteristiche
estetiche adeguate.
Zirconio
Allo stato naturale si presenta come una polvere bianca cristallina in
fase monoclina. Questa rappresenta la sua forma stabile e viene
mantenuta fino a quando la temperatura resta al di sotto di 1170 °C.
Sopra questo valore, e fino ai 2370 °C, presenta una struttura
cristallina tetragonale, mentre a livelli di temperatura più elevati, fino
al punto di fusione che corrisponde ai 2720 °C, è caratterizzato da
uno stato cristallino di tipo cubico
Zirconio
Nella sua forma tetragonale stabilizzata l’ossido
di zirconio è un materiale estremamente duro e
con una resistenza alla flessione elevatissima, che
può raggiungere e superare i 1000 MPa, contro i
circa 700 MPa di una ceramica in allumina pura
[10,54]. Presenta, inoltre, una resistenza alla
frattura eccezionale ed è un cattivo conduttore
termico
Zirconio
Per ottenere l’ossido di zirconio stabilizzato in fase
tetragonale è necessario aggiungervi alcuni ossidi, grazie
ai quali il materiale permane allo stato tetragonale anche
quando, dopo il processo di sinterizzazione, la sua
temperatura scende al di sotto di 1170 °C.
Si possono utilizzare a questo scopo ossidi di vario tipo
come l’ossido di magnesio (MgO), l’ossido di calcio
(CaO), l’ossido di cerio (Ce2O3) o l’ossido di ittrio (Y2O3).
Zirconio
Il processo produttivo tipico delle cappette in ossido di zirconio ha
inizio con una fase iniziale di presinterizzazione della polvere, che
serve a renderla lavorabile. Il prodotto di questa prima fase viene,
quindi, lavorato secondo la tecnica CAD/CAM, che prevede la
progettazione e la modellazione del manufatto attraverso l’ausilio
di un computer.
Dopo la lavorazione è possibile conferire all’ossido di zirconio una
colorazione migliore immergendolo in specifici sali metallici, a
meno che non siano stati inseriti direttamente nella polvere
iniziale degli ossidi metallici con la stessa funzione.
Zirconio
A questo punto si passa alla fase di sinterizzazione finale, che
può avvenire ad una temperatura variabile, generalmente, tra
1350 e 1550 °C, per un tempo compreso tra 2 e 5 ore.
Dopo la sinterizzazione si passa al rivestimento del manufatto
in ossido di zirconio con delle ceramiche feldspatiche
sviluppate specificamente per essere abbinate a tale materiale
Zirconio
Impieghi clinici ceramiche
Durezza Ceramica Resina Denti Naturali
Sistemi Ceramico Metallici
Sistemi Ceramico Metallici
Adesione ceramica – metallo
(formazione di un forte legame chimico, interconnessione
meccanica, tensioni residue)
Requisiti ceramica
fusa su metallo
Mimetismo con i denti naturali
Fondere a temperature relativamente basse
Coefficienti di espansione termica compatibili con i metalli
impiegati
Adattamento all’ambiente orale
Non abradere i denti antagonisti
Ceramiche Fuse Su Metallo
Caratteristiche
Temperature di fusione 930°- 980° 660° più recenti
Resistenza trasversale 60 Mpa
Resistenza al Taglio 120 Mpa
Resistenza alla compressione 820 Mpa
Composizione leghe nobili
per ceramica
Composizione leghe non nobili
per ceramica
Caratteristiche delle leghe non
nobili per ceramica
Caratteristiche delle leghe nobili
per ceramica
TECNICA PER PONTI
TECNICA PER SALDARE