Fügetechnologien

Werkstoffe hinterfragt und kritisch beleuchtet

Teil 2: Kleben

© ppos
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Eine Oberflächenaktivierung kann neben der mechanischen Säuberung auch durch Ätzen oder Sandstrahlen erfolgen.

Eine saubere, hochenergetische Oberfläche zeichnet sich dadurch aus, dass die sogenannte Wassernetzung vorhanden ist und somit eine höhere Oberflächenspannung als die des Wassers (= 72mN/m) gegeben ist. Das bedeutet, dass auf einer frisch angeätzten oder sandgestrahlten Oberfläche ein aufgebrachter Wassertropfen sofort verläuft – man nennt dies auch spreiten – , weil die Kohäsivkräfte innerhalb des Tropfens kleiner sind als die Oberflächenenergie des behandelten Mediums (siehe Abbildung).

Wenn ein Wasser- oder beim Kleben ein Bondingtropfen stehen bliebe, wäre diese Oberflächenenergie wiederum zu gering, um eine erfolgreiche Benetzung und damit einen Klebeverbund zu erreichen.

Das Verhältnis der Oberflächenspannungen von Fügeteil und Kleber ist aber keine Konstante, sondern auch umwelt- bzw. milieuabhängig. Unter atmosphärischen Bedingungen bildet sich nach der Oberflächenbehandlung sofort eine Adsorptionsschicht aus, die sich aus Wasserdampf, CO2, SiO2 und anderen Verbindungen zusammensetzen kann.

Je länger es nach der Konditionierung dauert, bis die Oberflächen verklebt werden, umso mehr verschlechtert sich wieder die Benetzbarkeit durch Absinken der Oberflächenenergie. Bei einer intraoralen Verklebung ist die Chance, dass der Klebeverbund versagt, aufgrund der Feuchtigkeit der Ausatemluft und ggf. des Speicheleinflusses größer. Deshalb ist es stets sinnvoll – wann immer es möglich ist – außerhalb der Mundhöhle die notwendigen Klebungen durchzuführen.

Bei erfolgreich durchgeführten Klebungen kann die Adhäsionskraft des Klebers so hoch sein, dass es bei Scher- und Zugversuchen zu keinen Adhäsionsbrüchen, sondern nur zu Kohäsionsbrüchen innerhalb der Klebschicht oder den Fügeteilen kommt. In diesen Fällen wäre also die Eigenfestigkeit des Klebers der limitierende Faktor.

Ad 2: Chemische Bindungen

Neben der reinen physikalischen Adsorption durch die intermolekularen Bindungen der oben skizzierten van-der-Waals-Kräfte kann es auch zu echten chemischen Bindungen kommen. Dabei werden die Oberflächen der Fügeteile in den obersten Moleküllagen verändert, was solche Bindungen irreversibel macht. Dies bezeichnet man auch als Chemisorption.

Das Aufbringen einer SiO2-Schicht auf die Oberfläche wird Silikatisierung genannt und ist z. B. ein solcher Prozess, der sich in der dentalen Technologie und Zahnmedizin bewährt hat. Mittels eines Haftvermittlers – des sogenannten Silans – welches doppelfunktionelle Moleküle besitzt, kann dann eine echte chemische Verbindung zu den Sauerstoffgruppen der Silikatschicht und den Methylgruppen der Bis-GMA-Kleber hergestellt werden.

Den 3. und letzten Teil finden Sie ab dem 12.10.2015 in der Ausgabe 7 des Internationalen Zahntechnik Magazins oder ab dem 20.10.2015 online unter www.ztm-aktuell.de

Prof. Dr. Peter Pospiech

Näheres zum Autor des Fachbeitrages: Prof. Dr. Peter Pospiech

Bilder soweit nicht anders deklariert: Prof. Dr. Peter Pospiech