Porcellane dentali (scenza dei materiali dentali) - IPSIA

Valéry de Bauyn

Anno scolastico 2006/2007

Per la realizzazione di protesi in metallo-ceramica utilizziamo le porcellane dentali e leghe per

porcellane dentali.

I materiali ceramici impiegati nella costruzione di protesi in campo dentale pur presentando della

caratteristiche negative permettono di ottenere dei manufatti altamente estetici. Sarebbe più corretto

chiamarle ceramiche dentali in quanto non contengono caolino o lo contengono in percentuale

molto bassa. Le proprietà delle ceramiche dentali sono essenzialmente dovute ai particolari tipi di

legami chimici in esse presenti. L’elevata resistenza di tali materiali agli agenti chimici li rende

stabili ed inalterabili nel cavo orale; sono inoltre ben tollerati dai tessuti dentali e gengivali, e se le

loro superfici sono ben levigate presentano minima ritenzione nei riguardi della placca batterica.

Potendoli colorare nelle sfumature più svariate riescono a svolgere in pieno la loro funzione

estetica. Presentando bassa conducibilità (termico), con conseguente ottimo isolamento termico per

la dentina e la polpa, ed elevata resistenza a compressione e durezza (buona resistenza alla

abrasione nei contatti occlusali). Bassa è la loro resistenza alle sollecitazioni statiche di trazione,

taglio e flessione e a quelle dinamiche. Le ceramiche dentali sono infatti dei materiali fragili nei

quali non possono avvenire scorrimenti plastici.

Classifi cazione e stato di fornitura:

Le porcellane dentali, fornite in polvere da mescolare con acqua distillata o liquidi

speciali e quelle impiegate nella produzione dei denti artificiali, possono suddividersi,

in base alla loro temperatura di cottura, nei tre gruppi seguenti :

1) Porcellane a bassa temperatura di cottura (temp. di cottura inferiore a 1000°C);

2) Porcellane a media temperatura di cottura (temp. di cottura compresa tra 1000

e 1200°C);

3) Porcellane ad alta temperatura di cottura (temp. di cottura superiore a 1200°C).

Porcellane feldspatiche : Sono prodotti a bassa, media e alta temperatura di

 cottura, non contenenti sostanze rinforzanti.

La polvere delle porcellane feldspatiche a bassa e media temperatura

 di cottura è essenzialmente costituita da feldspati sodico e potassico (60-

70%), quarzo (20-30%), oltre a sostanze coloranti e modificatrici in piccola

percentuale. Sono forniti nei seguenti tipi :

Massa base (o porcellana opaca). Contiene, oltre ai componenti fondamentali,

 opportune concentrazioni di ossido di titanio e ossido di zirconio, che hanno lo

scopo di conferire opacità alla massa. La massa base o “opaco” di colore

3

biancastro serve a creare il primo strato di materiale avente lo scopo di

mascherare le strutture metalliche della protesi. La massa base (vetro

feldspatico opaco) ha una funzione fondamentale ai fini del colore finale della

protesi : essa crea la tinta di fondo nella composizione dei colori.

Massa dentina. Contiene, oltre ai componenti fondamentali, una adeguata

 percentuale di ossidi che ne determina la tonalità di base. La massa dentina

(vetro feldspatico colorato) viene applicata sull’opaco e rappresenta la parte più

voluminosa della ricostruzione protesica e deve essere applicata con uno

spessore maggiore di quello necessario, per compensare il ritiro durante la

cottura.

Massa smalto. Dotata di elevata traslucidità contiene piccole percentuali di

 sostanze coloranti in modo da ottenere adeguate sfumature di colore che

possano riprodurre il naturale effetto dello smalto dei denti naturali. La massa

smalto (vetro feldspatico traslucido) è applicata sulla massa dentina e, dopo la

cottura, dà luogo ad una superficie liscia e compatta che riduce il pericolo di

fratture e il trattenimento di residui di cibo.

Masse intensive. Vengono mescolate alla massa dentina e alla massa smalto

 al fine di ottenere l’adatta tonalità di colore o riprodurre decalcificazioni,

discolorazioni, o altre caratteristiche presenti nei denti naturali del paziente.

Masse correttive. Vengono utilizzate per piccole correzioni a protesi ultimata

 come ad esempio nelle zone di contatto tra i denti contigui.

Masse trasparenti. Utilizzate per riprodurre l’opalescenza dei denti naturali,

 ovvero il gioco di colori dovuti all’interferenza della luce sugli strati superficiali

della corona del dente, sia per rafforzare la traslucidità del margine incisivo.

Colori di pittura. Sono polveri vetrose, applicate prima della cottura, per

 differenziare ad esempio, il colletto del dente dal resto della corona.

Le porcellane feldspatiche ad alta temperatura di cottura . Assomigliano,

 per la loro composizione alle porcellane vere e proprie; costituite da feldspati,

quarzo, caolino ed opportuni ossidi metallici, in modo da impartire

adeguatamente opacità, traslucidità e sfumature di colore alla protesi. Vengono

utilizzate nella produzione dei denti artificiali (per protesi mobili parziali e totali).

Componenti delle porcellane dentali :

Feldspati : alluminio-silicato di potassio (ortclasio) – alluminio-silicato di sodio

(albite)

Quarzo : Ha proprietà smagrenti (riduce il quantitativo di acqua necessario per

l’impasto e ciò comporta un minor ritiro durante la fase di essiccamento). Conferisce

durezza e resistenza agli agenti chimici. Aumenta la trasparenza.

Caolino (colinite pura) : conferisce plasticità alla massa. A causa della notevole

opacità e pressoché assente nelle porcellane a bassa e media temperatura di cottura,

ed è invece presente, in piccola percentuale (3-4%), nelle porcellane feldspatiche ad

alta temperatura di cottura impegnate dalle case produttrici di denti artificiali

prefabbricati. 4

Fondenti : riducono, insieme ai feldspati, la temperatura di cottura. Le porcellane

feldspatiche a bassa temperatura di cottura contengono percentuale elevate di

fondenti.

Coloranti : ossidi metallici che impartiscono adatte tonalità di colore e, in alcuni casi,

adeguata opacità

Sostanze modificanti : ossidi di sodio e ossido di potassio, nelle porcellane a bassa e

media temperatura di cottura, aumentano il coefficiente di dilatazione termica sino a

renderlo compatibile con quello delle leghe impiegate per la realizzazione di protesi in

metallo-ceramica.

Rinforzanti : migliorano le caratteristiche meccaniche delle ceramiche dentali. Ad

esempio i cristalli di allumina, nelle porcellane alluminose, ostacolano la propagazione

delle micro fessure superficiali migliorando la resistenza alla frattura (molto bassa

nelle porcellane feldspatiche non contenenti rinforzanti). Altro esempio di materiali

ceramici sono le vetroceramiche rinforzate con cristalli di mica o leucite.

Impieghi :

Corone totali, intarsi, faccette, denti prefabbricati, corone e ponti in metallo-

 ceramica.

Lavorazione in laboratorio :

Preparazione della pasta-modellazione (o condensazione) – essicazione (pre-

 cottura) – cottura.

Difetti :

Porosità (no se la cottura avviene sottovuoto)

 Fessurazioni superficiali (riscaldamenti e raffreddamenti troppo rapidi durante le

 varie fasi di cottura). 5

Valéry de Bauyn

Anno scolastico 2006/2007

La scarsa resistenza alla trazione, flessione e taglio della porcellana aveva fatto si che

il suo impiego venisse limitato a protesi soggette principalmente a sollecitazioni di

compressione.

Nelle ricostruzioni di denti posteriori e nella costruzione di protesi a ponte si è

accoppiata la porcellana con un materiale che fosse in grado non solo di fungere da

struttura di sostegno e rinforzo, ma anche di rispondere, in maniera soddisfacente, ad

una serie di requisiti fisici e chimici tali da potere stabilire una compatibilità con la

porcellana stessa.

A tale scopo sono state prodotte delle leghe specifiche, che permettono di costruire

protesi soddisfacenti sia dal punto di vista funzionale che estetico (protesi metallo-

ceramiche).

Caratteristiche richieste alle leghe per porcellana:

Le leghe impiegate per la costruzione di protesi in metallo-ceramica, oltre agli

indispensabili requisiti di biocompatibilità e resistenza a corrosione, devono possedere

une serie di caratteristiche fisiche e chimiche:

Temperatura di fusione maggiore della temperatura di cottura della porcellana;

 Elevata resistenza meccanica e rigidità (in quanto se la lega, in esercizio, si

 deformasse facilmente, la porcellana, essendo un materiale pressoché

indeformabile, si fratturerebbe;

Coefficiente di dilatazione termica compatibile con quello della porcellana,

 altrimenti espansioni e contrazioni troppo diverse fra i due materiali, durante la

cottura e i raffreddamenti, provocherebbero fratture o distacchi della porcellana

stessa. In genere il coefficiente di dilatazione termica della lega è leggermente

superiore a quello della porcellana. Cio’ fa si che, dopo l’ultimo lento

raffreddamento, la porcellana sia sottoposta, da parte della lega, ad uno stato di

tensione (precompressione), che risulta positivo ai fini della resistenza a

trazione della porcellana stessa. Le forze di trazione che in esercizio agiranno

6

sulla porcellana, infatti, dovranno dapprima annullare questo stato di

compressione indotto, prima di esplicare la loro pericolosa azione;

Possibilità di unirsi stabilmente con la porcellana.



Nelle leghe nobili tale unione viene realizzata introducendo, in genere, una piccola

concentrazione di stagno ed indio; questi metalli, dopo un opportuno riscaldamento in

forno (ossidazione), formano una sottile pellicola di ossidi che, durante la cottura, si

combinano permanentemente con la porcellana.

L’unione che si viene a creare fra la superficie della lega e la porcellana è di natura

essenzialmente chimica, mentre minor conto è l’unione meccanica dovuta alla

penetrazione della porcellana (durante la cottura) nelle piccole asperità superficiali,

formatesi sulla struttura metallica in seguito all’ossidazione. Nelle leghe non nobili

sono i costituenti stessi (principalmente il cromo) che durante il riscaldamento in

forno, danno luogo alla pellicola di ossidi necessaria per l’unione con la porcellana.

Lo spessore di tale strato, però, non dovrà superare un certo limite, poiché si potrebbe

incorrere nel pericolo di una frattura, proprio in corrispondenza dello strato di ossidi.

Per evitare un’eccesiva ossidazione, occorrerà rispettare rigorosamente, nell’

operazione di riscaldamento in forno, le temperature e i tempi di permanenza

prescritti dalla Casa produttrice.

Classificazione delle leghe per porcellana :

Leghe nobili per porcellana

 a) Leghe oro-platino-palladio

b) Leghe oro-palladio-argento

c) Leghe oro-palladio

d) Leghe argento-palladio

e) Leghe a base di palladio

Leghe non nobili per porcellana

 a) Leghe al cromo (15-20%) – nickel (60-70%) – molibdeno(15-20%) – silicio

(1,5-1,6%) – e piccole percentuali di ferro, cobalto, manganese, alluminio,

titanio. A causa della potenziale tossicità del berillio e del nickel sono state

introdotte in commercio delle leghe non contenenti questi due elementi.

b) Leghe al cromo (28%) – cobalto (65%) – molibdeno (5%) – silicio (2%)

c) Leghe al cromo (25%) – cobalto (61%) – molibdeno (7%) – tungsteno (5%) –

silicio (2%)

d) Leghe al cromo-cobalto-rutenio.

Tali leghe possiedono un elevato modulo di elasticità longitudinale : la bassa flessibilità

della struttuta realizzata con leghe non-nobili consente di costruire protesi di notevole

estensione. 7

Inoltre, le elevate caratteristiche meccaniche di molte di queste leghe permettono di

realizzare strutture metalliche più sottile, con conseguente minor molatura del denti

pilastro.

Indipendentemente dalla lega non nobile utilizzata sarà necessario impiegare

porcellane con siano con essa compatibili ed attenersi scrupolosamente alle istruzioni

dei fabbricanti per le varie fasi di lavorazione.

Per la fusione di tali leghe è consigliabile utilizzare fonditrici elettroniche in crogiuoli di

materiale refrattario e rivestimenti a legante fosfatico (o silicio). Il sottovuoto, durante

le operazioni di fusioni e colata, è un accorgimento importante per evitare

contaminazioni della lega.

Per la colata bisogna impiegare una pressione adeguata, in considerazione del basso