METAL DESTEKSİZ DİŞ PORSELENİ ÜRETİMİ PRODUCTION OF ALL-CERAMIC DENTAL PORCELAIN

Transkript

1 METAL DESTEKSİZ DİŞ PORSELENİ ÜRETİMİ ÖZET PRODUCTION OF ALL-CERAMIC DENTAL PORCELAIN Güray KAYA ve Bekir KARASU Anadolu Üniversitesi, Mühendislik-Mimarlık Fakültesi, Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Bölümü, Eskişehir Diş porselenleri metal destekli ve metal desteksiz (tam seramik) olmak üzere ikiye ayrılmaktadır. Birinci grup adından da anlaşıldığı gibi bir metal kaide üzerine porselen uygulanması sonucu elde edilen protez çeşididir. Metal kaidenin rengi gri olup porselenden yansıdığı için diş rengi bozulmakta ve özellikle ön dişlerde estetik açıdan istenilen sonuçlar elde edilememektedir. Metal destekli porselen protezlerin böylesi dezavantajlarından dolayı hekimler metal desteksiz porselen tekniğine yönelmişlerdir. Bu çalışmada, kron ve köprü uygulamalarında değerlendirilebilecek, zirkonya destek malzemeleri üzerine uygulanabilir metal desteksiz diş porselen sistemlerinin geliştirilmesi amaçlanmıştır. Bazı ticari diş porseleni tozlarının karakterizasyonları yapılıp sonuçlar geliştirilen porselen tozlarınınki ile karşılaştırılmıştır. Anahtar Kelimeler: Metal desteksiz diş porseleni, Zirkonya, Üretim, Opak, Dentin, İnsizal, Sır. ABSTRACT Dental porcelains are divided into two systems: metal-ceramic and all-ceramic. As it implies, metal-ceramic porcelain is a type of prosthesis obtained by applying porcelain onto a metal substrate. Because of metal s grey colour and its reflection from the porcelain, colour problem of the teeth appears and aesthetically desired results can not be achieved especially for the front teeth. Dentists tend to use all-ceramic porcelain technique due to such a disadvantage of the metal-ceramic porcelain prosthesis. In this study, it is aimed to develop all-ceramic porcelain systems which can be used for crown and bridge applications and applied onto the zirconia substrate. Some commercial dental porcelain powders were characterized and the obtained results were compared with those of the developed ones. Keywords: All-ceramic dental porcelain, Zirconia, Production, Opaque, Dentine, Incisal, Glaze. 689

2 1. GİRİŞ Bilimsel yaklaşım ve bilinçli değerlendirilme açısından yüz yıldan fazla bir geçmişe sahip seramik esaslı malzemelerin, insanlık tarihine bakıldığında çeşitli amaçlara hizmet etmek üzere asırlardır kullanıldıkları görülür. Seramik, modern dünyada yaşam kalitesini her geçen gün daha da arttırmak yönünde artık vazgeçilemez bir malzeme konumundadır li yıllardan itibaren insan vücudunda kullanılabilme kapasitesi araştırılmaya ve uygulanmaya başlanan seramik esaslı malzemeler çok daha işlevsel olabileceklerini göstermişlerdir. Metal destekli porselen uygulamalarında ki metal kaidenin rengi gri olduğu için bu sorun, metalin bir opaklaştırıcı (metalin yansımasını önleyici bir örtücü) katmanla kapatılıp giderilmeye çalışılmaktadır. Fakat, özellikle ön dişlerde opaklaştırıcı kullanılsa bile bazı durumlarda renk açısından arzu edilen sonuçlara ulaşılamamaktadır (Şekil 1). Ayrıca, kaplamanın tam anlamıyla başarılı olması için asıl dişin fazlaca kesilmesi, yani dişin daha çok küçültülmesi gerekmektedir. Sonuçta, diş sinirlerine yaklaşıldığı için bazı dişlerde kanal tedavisi zorunlu hale gelmekte, bazılarında ise sıcak-soğuk duyarlılığıyla karşılaşılmaktadır. (a) (b) Şekil 1. Zirkonya altlık kullanılarak yapılan tam seramik (a) ve metal destekli köprü uygulamasının (b) ışık altındaki görüntüleri [1]. Figure 1. View of all-ceramic produced by using zirconia substrate (a) and metalceramic (b) bridges under the light [1]. İlave olarak, bazı hastaların metale karşı alerjik duyarlılıkları yüzünden metal destek kullanımı mümkün olmamaktadır. Metal destekli porselen protezlerin böylesi dezavantajları hekimleri metal desteksiz porselen tekniğine yöneltmiştir. Çeşitli camseramik sistemleri ile bu problem giderilmeye çalışılsa da istenilen sonuçlar henüz tam anlamıyla elde edilememiştir. Son yıllarda alümina, zirkonya ve titanya ile yapılan araştırmalar sayesinde modern diş hekimliğinin temel gereksinimleri açısından en yüksek performans elde edilmiştir. Zirkonyanın üstün mekanik özellikleri, mükemmel biyo-uyumluluğu, beyaz renge ve daha iyi yarı geçirgenlik özelliklerine sahip olması sayesinde metal kaide yerine kullanımı son ürünü estetik açıdan daha çekici kılmaktadır (Şekil 1). Ayrıca, zirkonya destekli ürünlerin mekanik özellikleri de köprü uygulamaları için yeterlidir. Ülkemiz diş hekimliğinde kullanılan seramik esaslı malzemelerin tamamı yurt dışından getirilmektedir. Türkiye nin kendi kendine yetebilmesi kapsamında pek çok teknoloji dalında olduğu gibi son zamanlarda bu alanda da henüz sayıları fazla olmasa da gerek bilimsel gerekse uygulama açısından çalışmalara başlanmıştır [2-9]. 690

3 Bu araştırmada kron ve köprü uygulamalarında kullanılabilecek metal desteksiz porselen sistemlerinin geliştirilmesi amaçlanmıştır. 2. DENEYSEL ÇALIŞMALAR İlk olarak ticari seramik destek malzemelerin ve diş porseleni tozlarının (opak, dentin, mine ve sır) karakterizasyonu yapılmış, bu ürünlerin özellikleri esas alınarak seramik destek, opak, dentin, mine (insizal, enamel) ve sır tabakalarının üretimi gerçekleştirilmiştir. Tüm örnekler ISO 6872, Dental Ceramics standardına göre hazırlanıp standart testler uygulanmıştır. Çizelge 1. Kullanılan zirkonya tozunun teknik özellikleri Table 1. Technical properties of zirconia powder used Birim TZ Unit Y 2 O 3 % 4,95-5,35 Al 2 O 3 % 0,15-0,35 SiO 2 % Maks. 0,02 Fe 2 O 3 % Maks. 0,01 Na 2 O % Maks. 0,04 Ateş Kaybı % Maks. 3,0-4,2 Losses on Ignition Yüzey Alanı (m 2 /g) ~12 Specific Surface Area Porselen Tabakaların Üretimi Hazırlanan opak, dentin, insizal ve sır firit reçeteleri hassas bir şekilde tartılıp homojen biçimde karıştırılmıştır. Yığınlar platin kröze içerisine konup, alttan yüklemeli (asansörlü) cam ergitme fırınında o C de 1-5 saatte ergitilmiştir. Eriyik suya dökülerek firit formuna getirilmiş ve firitler fanlı etüvde kurutulup otomatik agat öğütücüde kullanım amacına bağlı olarak µm altına öğütülmüştür. Opak firit tozları belli oranlarda (kullanılan toplam opaklaştırıcı miktarı; ~ % 30) ZrO 2 veya zirkon, SnO 2 ve TiO 2 ile karıştırılarak opak porselen tozu elde edilmiştir. Dentin ve insizal porselen tozlarında da az miktarda (~% 5) opaklaştırıcı kullanılmıştır. Porselen tozları ile hazırlanan bileşimlerin pişirimleri vakumlu diş porseleni fırınında gerçekleştirilmiştir. Çalışmada, 20 opak, 8 dentin, 8 mine ve 24 sır olmak üzere toplam 60 firit ergitmesi yapılmıştır. 3. KARAKTERİZASYON Ticari ve bu çalışmada üretilen porselen tozlarının faz analizleri Rigaku marka Rint 2000 serisi X-ışınları kırınım (XRD) cihazı ile yapılmıştır. Ayrıca, porselen tozlarının sinterlenme davranışları Misura marka ısı mikroskobuyla ve ısıl genleşme katsayıları Netcsh marka DIL 402 PC model dilatometre cihazıyla belirlenmiştir. 691

4 4. SONUÇLAR VE TARIŞMALAR Çalışmada, üretilen porselen tozlarının yanı sıra üretim yeri Almanya olan Vita firmasının VM9 ve Japon Noritake firmasının CZR porselen tozları da incelenmiştir. Porselen Tozlarının Isı Mikroskobu Analizi Sonuçları Ticari ve geliştirilen bazı opak porselen tozlarının sinterlenme eğrileri Şekil 2 de görülmektedir. CZR opak porselen tozunun diğerlerinden daha erken sinterlenmeye başladığı ve hızlı bir şekilde sinterlendiği görülmektedir. VM9 opak ve P.L-24 kısmen yakın bir eğilim sergilemektedir. Üretilen opak porselen tozlarının diş teknisyeni tarafından zirkonya üzerine uygulanması sonucunda görünüm açısından en iyi sonuca P.L-24 tozu ile ulaşılmıştır. Vita VM9, Noritake CZR ve P.L-24 opak porselen tozlarının ısı mikroskobu ile maksimum 1300 o C ye kadar tespit edilen ergime davranışları Çizelge 2 de verilmiştir. Ticari tozlar küre formuna geldikten sonra artan sıcaklık ile genleşmeye başlamış, yarım küre ve akma noktaları belirlenememiştir. P.L-24 VM9 opak CZR opak Şekil 2. Ticari ve üretilen bazı opak porselen tozlarının sinterleme eğrileri. Figure 2. Sintering curves of commercially available and newly produced some opaque porcelain powders. 692

5 Çizelge 2. Vita VM9, Noritake CZR ve P.L-24 opak porselen tozlarının ergime davranışları Table 2. Melting behaviour of Vita VM9, Noritake CZR and P.L-24 opaque porcelain powders Şekil Shape Sinterlenme Sintering Yumuşama Softening Küre Sphere Yarım Küre Semi-Sphere Akma Flowing Vita VM9 Opak Noritake CZR Opak Sıcaklık Temperature ( o C) P.L VM9, CZR ve üretilen bazı dentin tozlarının sinterlenme eğrileri Şekil 3 de sunulmuştur. Her iki ticari dentin tozu benzer bir sinterlenme davranışına sahiptir. Üretilen dentin tozları içinde en tatmin edici sonucu veren D-8 tozu ise her iki tozdan daha düşük sıcaklıkta sinterlenmektedir (Çizelge 3). VM9 Dentin CZR Dentin D-8 Şekil 3. Ticari ve üretilen bazı dentin porselen tozlarının sinterleme eğrileri. Figure 3. Sintering curves of commercially available and newly produced some dentine porcelain powders. 693

6 Çizelge 3. Vita VM9, Noritake CZR ve D-8 dentin porselen tozlarının ergime davranışları Table 3. Melting behaviour of Vita VM9, Noritake CZR and D-8 dentine porcelain powders Şekil Shape Sinterlenme Sintering Yumuşama Softening Küre Sphere Yarım Küre Semi-Sphere Akma Flowing Vita VM9 Dentin Noritake CZR Dentin Sıcaklık Temperature ( o C) D İnsizal porselen tozlarının sinterlenme eğrilerine ve ergime davranışlarına bakıldığında (Şekil 4 ve Çizelge 4) bunların dentin tozlarının eğrileriyle çok benzer olduğu görülmektedir. Üretilen insizal tozlarının dentin üzerine uygulanmaları sonucu E-8 tozunun dentin ile uyum açısından en ideal toz olduğu tespit edilmiştir. VM9 Enamel CZR E2 E-8 Şekil 4. Ticari ve üretilen bazı insizal porselen tozlarının sinterleme eğrileri. Figure 4. Sintering curves of commercially available and newly produced some incisal porcelain powders. 694

7 Çizelge 4. Vita VM9, Noritake CZR ve E-8 insizal porselen tozlarının ergime davranışları Table 4. Melting behaviour of Vita VM9, Noritake CZR and E-8 incisal porcelain powders Şekil Shape Sinterlenme Sintering Yumuşama Softening Küre Sphere Yarım Küre Semi-Sphere Akma Flowing Vita VM9 Enamel Noritake CZR E2 E-8 Sıcaklık Temperature ( o C) Vita Aksent, Ceramco PFZ ve yeni üretilen bazı sır tozlarının sinterlenme eğrileri Şekil 5, bu tozlara ait ergime davranışları ise Çizelge 5 den izlenebilir. Ticari ürünler karşılaştırıldığında Ceramco firmasının sır tozunun daha düşük sıcaklıkta sinterlenmeye başladığı ve eridiği görülmektedir. Çalışmada ticari tozlardan daha düşük ergime sıcaklığına sahip farklı sır bileşimleri geliştirilmiş (G-6, G-8-G13) fakat sırın yüzeyden akması ve iğne deliği hatalarından dolayı bu sırların kullanımının uygun olmayacağına karar verilmiştir. Parlaklık, yüzey düzgünlüğü ve E-8 insizal tozu ile uyum parametreleri göz önünde bulundurulduğunda, üretilen sır tozlarının içinden G-7 en tatminkar sır bileşimi olarak seçilmiştir. Ceramco PFZ G-7 Vita Aksent Şekil 5. Ticari ve üretilen bazı sır tozlarının sinterleme eğrileri. Figure 5. Sintering curves of commercially available and produced some glaze powders. 695

8 Çizelge 5. Vita Aksent, Ceramco PFZ ve G-7 sır tozlarının ergime davranışları Table 5. Melting behaviour of Vita VM9, Ceramco PFZ and G-7 glaze powders Şekil Shape Sinterlenme Sintering Yumuşama Softening Küre Sphere Yarım Küre Semi-Sphere Akma Flowing Vita Aksent Glaze Ceramco PFZ Glaze G-7 Sıcaklık Temperature ( o C) Üretilen Diş Porseleni Tozlarının XRD Analizi Sonuçları P.L-24 kodlu opak porselen tozuna ait XRD deseni Şekil 6 da verilmiştir. Yapıdaki ana kristal fazların SnO 2, ZrO 2, TiO 2 ve Y 2 O 3 olduğu görülmektedir. Sistemde opaklık bu dört kristal faz ile sağlanmaktadır. Şekil 6. P.L-24 opak tozunun XRD deseni [+: badeleyit (ZrO 2 ), a: anataz (TiO 2 ), : kasiterit (SnO 2 ), y: yitriya (Y 2 O 3 )]. Figure 6. XRD patern of the P.L-24 opaque powder [+: baddeleyite (ZrO 2 ), a: anatase (TiO 2 ), : cassiterite (SnO 2 ), y: yittria (Y 2 O 3 )]. D-8 kodlu dentin tozunun XRD desenine bakıldığında çok zayıf SnO 2 pikleri gözlenmektedir (Şekil 7). E-8 kodlu insizal ve G-5 kodlu sır tozunun XRD analizlerinde ise her hangi bir kristalin faza rastlanmamakta, sadece amorfluğu gösteren tepe göze çarpmaktadır (Şekil 8 ve 9). 696

9 Şekil 7. D-8 tozunun XRD deseni [ : kasiterit (SnO 2 )]. Figure 7. XRD patern of the D-8 powder [ : cassiterite (SnO 2 )]. Şekil 8. E-8 tozunun XRD deseni. Figure 8. XRD patern of the E-8 powder. Şekil 9. G-7 tozunun XRD deseni. Figure 9. XRD patern of the G-7 powder. 697

10 Kimyasal Dayanım Sonuçları Porselen tozlarının hacimce % 4 lük asetik asit içerisinde 80 o C de 16 saat tutulmasıyla gerçekleştirilen kimyasal dayanım deneyi sonuçları Çizelge 6 dan takip edilebilir. Opak porselen tozları içinde en fazla Vita VM9 opak tozunun ağırlık kaybına uğradığı belirlenmiştir. P.L-24 ve Noritake CZR opak tozlarının benzer bir şekilde oldukça düşük ağırlık kaybı sergiledikleri görülmektedir. Dentin ve insizal tozlarının içinde kimyasal dayanımı en yüksek olanlar D-8 ve E-8 dir. Sır tozlarından her üçünün de kimyasal dayanımı aynıdır. Bu tabakanın ağız sıvılarına doğrudan maruz kalması kimyasal dayanımın önemini daha da arttırmaktadır. Çizelge 6. Porselen tozlarının kimyasal dayanım testi sonuçları Table 6. Chemical durability test results of the porcelain powders Porselen Adı Porcelain Name Vita VM9 Opak Vita VM9 Opaque Vita VM9 Dentin Vita VM9 Dentine Vita VM9 Insizal Vita VM9 Incisal Vita Aksent Sır Vita Aksent Glaze Noritake CZR Opak Noritake CZR Opaque Noritake CZR Dentin Noritake CZR Dentine Noritake CZR Insizal Noritake CZR Incisal Ceramco PFZ Sır Ceramco PFZ Glaze P.L-24 Opak P.L-24 Opaque D-8 Dentin D-8 Dentine E-8 İnsizal E-8 Incisal G-7 Sır G-7 Glaze Ağırlık Kaybı Weight Loss (%) 4,41 0,12 0,08 0,01 0,35 0,08 0,10 0,01 0,33 0,01-0,01 Dilatometre Analizi Sonuçları Ceramco PFZ ve üretilen porselen tozlarının içinden seçilen P.L-24, D-8, E-8 ve G-7 ürünlerine ait ısıl genleşme katsayıları (α) Çizelge 7 de görülmektedir. Üretilen dentin, insizal ve sırın α değerleri ticari porselen tozları ile uyumlu iken P.L-24 opak porselen tozunun genleşme katsayısı oldukça düşüktür. Bu farklılık opak ile dentin tabakaları arasında bir uyumsuzluğa yol açabilir. 698

11 Dolayısıyla, P.L-24 tozunun α değerini 9,5x10-6 1/K nin üzerine çıkartmak gerekmektedir. Bu amaçla sisteme lüsit, kristobalit gibi α arttırıcı katkılar yapılabilir. Çizelge 7. Porselen tozlarının ısıl genleşme katsayıları Table 7. Thermal expansion coefficient values of the porcelain powders Porselen Adı Porcelain Name Ceramco PFZ Opak Ceramco PFZ Opaque Ceramco PFZ Dentin Ceramco PFZ Dentine Ceramco PFZ İnsizal Ceramco PFZ Incisal Ceramco PFZ Sır Ceramco PFZ Glaze P.L-24 Opak P.L-24 Opaque D-8 Dentin D-8 Dentine E-8 İnsizal E-8 Incisal G-7 Sır G-7 Glaze Isıl Genleşme Katsayısı Thermal Expansion Coefficient (α) x10-6 1/K 9,7 9,4 9,4 9,0 8,8 9,5 9,3 9,1 TEŞEKKÜR Bu çalışma, Anadolu Üniversitesi tarafından nolu bilimsel araştırma projesi (BAP) ile desteklenmektedir. KAYNAKÇA [1] [2] Coşkun, A., Yaluğ, S., Metal Desteksiz Porselen Sistemleri, Cumhuriyet Üniversitesi Dişhekimliği Fakültesi Dergisi, Cilt 5, Sayı 2, [3] Boyraz, T., Diş Porselen Tozları, Sakarya Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, [4] Kılıç, A., Doğal Seramik Hammaddelerden Porselen Diş Yapımı ve Metal- Seramik Ara Yüzey Karakterizasyonu, Yüksek Lisans Tezi, İ.T.Ü., Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul, [5] Artır, R., Karakaş, Y., Bindal, C., Processing of Bone Ash Based Dental Implant Material with Zirconia Addition, 24 th Annual Conference on Composites, Advanced Ceramics, Materials and Structures, Ceramic, Engineering and Science Proceedings, Volume 21, Issue 4, [6] Çelik, E., Tiryaki, A. K., Akın, Y., Avcı, E., NiCrMo Esaslı Metalik Altlıkların Üzerine Seramik Diş Porselenlerin Üretimi, V. Uluslararası Katılımlı Seramik Kongresi, ,

12 [7] Bulduk, İ., Sevinç, V., Akpınar, S., Diş Porseleni Üretimi ve Karakterizasyonu, Türk Seramik Derneği, Seramik Sanat, Bilim ve Teknoloji Dergisi, No: 18, 18-20, [8] Güler, H., Diş Porseleni Üretim Teknolojisi, Anadolu Üniversitesi, Seramik Mühendisliği Bölümü, Lisans Tezi, [9] Öztimur, Y., Diş Porselen Tozu Sentezi, Anadolu Üniversitesi, Seramik Mühendisliği Bölümü, Lisans Tezi,