Werkstoffe

Ein Werkstoff-Steckbrief

Politur von Zirkoniumdioxid

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Die Ziele einer Politur sind es, die Oberflächen zu vergüten, den Glanz zu verbessern und die Oberflächenrauheit zu reduzieren, um damit auch Funktion und Form zu optimieren. Dazu gehören die klinischen Aspekte wie eine gute Ästhetik und die Reduktion oder sogar Verhinderung mikrobieller Anlagerung (ab Rauheit über 0,2 μm), was das Entzündungsrisiko für die Weichgewebe senkt bzw. auch die Gefahr der Sekundärkariesbildung. Glatte Oberflächen tragen auch zum Tragekomfort bei, da die Zunge bereits Rauheiten im Bereich von 0,25–0,5 μm erkennen kann. Sie reduzieren die Abrasion am Antagonisten und gewährleisten die Festigkeit und Langzeitstabilität der Restauration.

Jede Politur ist mit einem Materialversatz oder -abtrag bzw. einer strukturellen Verdichtung verbunden. Negative Auswirkungen einer Politur sind induzierte Spannungen, Risse, Defekte und Kornausbrüche sowie eine mögliche Überhitzung [12]. So zeigen z.B. 3Y-TZP bereits unter 100°C über einen längeren Zeitraum eine reduzierte chemische Beständigkeit in sauren oder alkalischen Lösungen sowie Instabilitäten zwischen 200 und 400°C [11]. Es können Mikrorisse entstehen, Körner aus der Oberfläche herausgelöst werden sowie Spannungskorrosionsphänomene auftreten. Durch eine falsche Bearbeitung können lokale Phasenumwandlungen ausgelöst werden, die mit einer Änderung der Festigkeit verbunden sein können [8–10]. Zirkoniumdioxide mit kubischen Anteilen wie 4Y-TZP und 5Y-TZP sind im Vergleich zu 3Y-TZP von einer Phasentransformation weniger oder nicht betroffen [13].

The Weakest Link Theory

Bei Zirkoniumdioxiden ist das Frakturrisiko durch Größe, Form, Ausrichtung und Lokalisierung von kritischen Defekten bestimmt. Nach der Theorie des „Weakest Link“ wird die schwächste Stelle – ähnlich wie bei einer Kette – zum Versagen der ganzen Konstruktion führen. Die Verteilung und Größe der Fehlstellen bestimmen somit die Festigkeit der gesamten Versorgung [1]. Oft stellen deshalb induzierte Bearbeitungsdefekte die Ursache für ein Versagen dar [6]. Besonders gefährdete Bereiche sind Zonen mit hohen Zug- und Biegespannungen, wie Verbinder von Brücken, Kronenrandbereiche und Kontaktpunkte. Einmal induzierte, aber aktuell nicht kritische Risse können unterkritisch weiterwachsen, um dann später unterstützt durch Feuchtigkeit spontane und unerwartete Frakturen auszulösen. Dementsprechend ist nicht nur die Politur selbst, sondern bereits die Vorbereitung der Restaurationen für eine spätere Politur entscheidend.

Werden allerdings z.B. bereits beim Einschleifen zu große Rauigkeiten oder Defekte induziert, so können diese durch eine Politur nicht mehr rückgängig gemacht werden. Tiefe Risse fallen bei glatten Oberflächen nicht auf, sind aber für die Langzeitprognose der Konstruktion entscheidend. Es empfiehlt sich, für die Bearbeitung maximal Diamanten mit 80 μm Körnung zu verwenden. Die Konstruktionen sollten daher auch nach der Politur auf mögliche Fehlstellen hin untersucht und nötigenfalls nachpoliert werden. Vereinfacht gilt, dass ein Werkstoff sein optimales Potenzial nur bei glatten Oberflächen erreichen kann. Nicht oder unzureichend polierte Oberflächen können sich also als „Weakest Link“ negativ auf die Festigkeit und das Überleben der keramischen Konstruktion auswirken. Niedrigere Rauheiten bewirken im Allgemeinen eine höhere Festigkeit.

Wie kann man optimal polieren?

Die erzielbare Oberflächenrauheit ist abhängig vom zu polierenden Material und dem Polierer bzw. dessen Handhabung. Instrumente für die Keramikpolitur sind im Allgemeinen Diamanten oder Siliziumkarbide, die in einer Silikon- oder Kautschukmatrix eingebettet sind. Zusätze sind Al2O3, Zirkonoxid, Titandioxid oder Nickel. Sowohl zwei- als auch dreistufige Poliersysteme sowie Praxis- und Laborsysteme zeigen ähnlich gute Polierergebnisse und garantieren glatte Oberflächen (z.B. Ceraglaze, NTI) [7,9]. Wichtig ist es, immer alle Stufen in der richtigen Reihenfolge zu verwenden und so lange zu polieren, bis in der jeweiligen Stufe keine erkennbare Verbesserung mehr erzielbar ist. Eine sorgfältige und erfolgreiche Politur benötigt daher Zeit [11].

Für die Politur von Zirkoniumdioxid können silikongebundene Diamantpolierer in absteigender Körnung eingesetzt werden, die man mit Wasserkühlung verwendet [4,14]. Mit Filzrädern, Ziegenhaarbürsten oder Polierschwabbel und Diamantpolierpasten kann anschließend auf Hochglanz poliert werden [3]. Abschließend kann eine Glasur erfolgen, die aber eine gute Politur nicht ersetzen kann. Nach einem Einschleifen bei der Anpassung der Restauration im Mund sollten Politur und Glanzbrand wiederholt werden, um optimale Eigenschaften zu gewährleisten [5,11]. Der erzielbare Oberflächeneffekt ist bei der Bearbeitung mit rotierenden Instrumenten abhängig von den Bearbeitungsparametern (Drehzahl, Anpresskraft, Kühlung, Schnittgeschwindigkeit, Gleich- oder Gegenlauf) sowie den verwendeten Gerätschaften (Form und Geometrie, Durchmesser, Länge, Standzeit, Polierertyp) [2].

Wichtig für den Erfolg der Politur ist die Abstimmung zwischen der Art des Antriebs (Handstück, Winkelstück, Turbine), Kühlung, Zugänglichkeit und Sichtbarkeit bzw. Ausleuchtung der zu bearbeitenden Stellen. Die Herstellerangaben, auch wenn diese teilweise sehr allgemein sind, sind dabei immer zu berücksichtigen. Vorsicht ist geboten, da eine zu lange Bearbeitung an einer Stelle, zu hoher Druck oder eine zu starke Temperaturentwicklung zwar sichtbar glatte Oberflächen ergeben können, aber das Material evtl. bedingt durch eine lokale Überhitzung strukturell geschädigt werden kann. Um die Hitzeentwicklung zu minimieren, sollte trotz der hohen Härte der Zirkoniumdioxide nur mit leichtem Anpressdruck und mit kreisförmigen Bewegungen poliert werden. Steigt die benötigte Anpresskraft (~0,2–0,1 N) merkbar an oder sind der Abtrag und der sichtbare Erfolg deutlich reduziert, sind das Zeichen für die Reduktion der Polierleistung: Die Instrumente sollten umgehend ausgetauscht werden. Ein zu hoher Arbeitsdruck erhöht zudem das Risiko für Schädigungen der Diamantierung sowie eine erhöhte Wärmeentwicklung.

Fazit: Vorgehen Politur

  • Prinzip: Neuwertige Diamantschleifer mit abfallender Körnung und nur Schleifkörper in gutem Zustand bzw. zirkoniaspezifischen Instrumente, mit spezieller Bindung der Diamantkörnung verwenden. Diamanten 30–50 μm mit entsprechenden Drehzahlen (Nassschleif-Turbine ca. 2,5–3 bar bei 30.000-120.000 U/min; Handstück bei bis zu 30.000 U/min) einsetzen.
  • Politur: Geringer Anpressdruck, Abtrag nicht forcieren, diamantierte Polierer, alle Stufen des Poliersystems verwenden, ausreichend lange polieren, abschließend mit Diamantpolierpasten.
Näheres zum Autor des Fachbeitrages: Prof. Dr. Martin Rosentritt - Dr. Thomas Strasser


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