Mechanical Performance of Dental Resin Material after 10 Seconds or 40 Seconds Curing Time

Language
en
Document Type
Doctoral Thesis
Issue Date
2020-11-23
Issue Year
2020
Authors
Lichtmannegger, Elisabeth
Editor
Abstract

The aim of this study was to evaluate the mechanical performance of resin composites after 10 or 40 s of light curing. Subsequently the influence of water absorption on the performance on the composite is examined. Specimen of dental resin composite (TetricEvoCeram, IvoclarVivadent) were produced in disc- and bar-shape and cured for either 10 s or 40 s. Afterwards they were stored in distilled water for 24 h, 14 or 60 d at 37°C and then weighed for water absorbance tests. Bar-shaped specimen were produced and stored similarly, with the 24 h probes, however, stored in dry conditions. To investigate initial flexural strength (FS) specimen un- derwent quasi-static loading and cyclic loading for flexural fatigue strength (FFS) under 4-point bending. It was determined that FS and FFS decreased with prolonged storage duration. 40 s polymerisation time improved mechanical performance espe- cially for short storage durations (24 h and 14 d). After 60 d only minimal improvements were observed. Mechanical properties of resin composites were impaired by increasing storage duration but improved by prolonged curing time. The performance of composite fillings positively increases with pro- longed polymerisation time, even though water absorption reverses this effect in the long run.

Abstract

Hintergrund und Ziele Komposite sind als ästhetisch ansprechendes plastisches Füllungsmaterial heute das Mittel der Wahl in der Zahnarztpraxis. Die langfristige Mundstabilität un- terliegt den Einflüssen von vielen Faktoren, darunter unteranderem die Aushär- tung mit Licht als auch die Auswirkung des wässrigen Milieus des Speichels, von welchem sie immer umgeben sind. Um im Versuchsaufbau den Einfluss von Spei- chel zu simulieren, wurden die Proben vorab in Wasser gelagert. Der Kauprozess wird im Ermüdungsversuch mit wiederkehrender Belastung simuliert. Das Ziel dieser Studie bestand darin, die Relevanz einer ausreichenden Lichthär- tung zu unterstreichen. Die zugrundeliegende Hypothese war, dass eine längere Belichtungszeit zu einer verbesserten initialen Bruchfestigkeit sowie Ermüdungs- festigkeit führt. Methoden Das Komposit TetricEvoCeram wurde für die Versuche, welche alle der ISO 4049 Richtlinie zur Untersuchung von dentalen Kompositmaterialien folgen, verwen- det. Für die Prüfung der Wasseraufnahme (Prüfgruppen 1-6) wurden je 5 runde Plättchen mit einem Durchmesser von (12 ± 0,1) mm und einer Dicke von (1 ± 0,1) mm hergestellt. Diese wurden wiederum für 10 s bzw. 40 s belichtet und dann bei 37 °C bis zum Erreichen einer konstanten Masse täglich gewogen. Danach wurden sie 24 h, 14 d beziehungsweise 60 d in destilliertem Wasser gelagert. Daraufhin wurden sie erneut täglich bis zum Erreichen einer konstanten Masse gewogen. Abschließend konnte die Wasseraufnahme berechnet werden. Für die Testungen der Initialen Biegefestigkeit (n = 15 Stück, Prüfgruppen 7-12) und der Ermüdungsfestigkeit (n = 25, Prüfgruppen 13-18) wurden Proben in Stäbchenform (Ausmaße 2x2x25 mm3) hergestellt. Nach oben genannter Be- lichtungszeit wurden sie 24 h trocken sowie 14 d bzw. 60 d in destilliertem Wasser gelagert. Die Testung erfolgte auf der Universalprüfmaschine ’Zwick Z2.5’ (Zwick, Ulm, Germany). Der Abstand der inneren Auflagepunkte betrug 10 mm, die äußeren 20 mm. Die Prüfgruppen 7-12 wurden im 4-Punkt-Biegeversuch mit einer Tra- versengeschwindigkeit (0,75 ± 0,25) mm/min bis zum Bruch belastet. Die Stäbchen der Gruppen 13-18 wurden nach dem sogenannten staircase (engl. Treppenhaus) Verfahren getestet. Hierbei wurden 10.000 Belastungszyklen bei 0,5 Hz angelegt. Nach Standhalten oder Brechen einer Probe war das nach- folgende Belastungsniveau entsprechend angehoben oder abgesenkt. Die statistische Auswertung erfolgte mittels ANOVA, Kolmogorov-Smirnov Test (p > 0.05) zeigte vorliegende Normalverteilung und Levenes-Test Homogenität (p > 0.05). Für die Belastungsproben wurde zudem das Weibull Modul berech- net. 1 Ergebnisse und Beobachtungen Nach 10 s Belichtungsdauer betrug die Wasseraufnahme im Mittel nach einem Tag (9,81 ± 0,66) μg/mm3, nach 14 d (23,41 ± 0,76) μg/mm3 und nach 60 d (20,77 ± 1,15) μg/mm3. Nach 40 s Aushärtung wurden folgende Werte gemessen: (8,19 ± 0,63) μg/mm3 nach 24 h, (22,58 ± 0,73) μg/mm3 nach 14 d und nach 60 d (22,52 ± 0,76) μg/mm3. Die initialen Biegefestigkeitswerte für 24 h trockene Lagerung betrugen (92,78 ± 4,42) MPa bzw. (95,43 ± 8,26) MPa, für 14 d (68,66 ± 5,52) MPa bzw. (77,76 ± 9,22) MPa und für 60 d (64,27 ± 7,17) MPa bzw. (65,45 ± 6,23) MPa. Je länger die Proben in Wasser gelagert wurden, desto signifikanter war der Einfluss der wässrigen Umgebung. Mit - einem zwar geringeren aber dennoch sig- nifikanten - Effekt hat die Belichtungsdauer einen Einfluss auf die Festigkeitswerte. Die Kombination der beiden beeinflussenden Werte zeigte hingegen keine Sig- nifikanz. Die Weibullfestigkeit stieg mit verlängerter Belichtungsdauer und sanken mit zunehmender Wasserlagerungsdauer. Die Weibull Module variierten von 9,26 bis 13,41 mit einer Ausnahme: 22,87 in Gruppe Nr. 7. Für das Ermüdungsverhalten wurde ein ähnliches Verhalten gefunden: für 24 h trockene Lagerung wurden (48,43 ± 2.55) MPa bzw. (57,07 ± 9,14) MPa er- reicht, für 14 d (39,63 ± 6,15) MPa bzw. (41,71 ± 5,65) MPa und für 60 d (39,58 ± 4,71) MPa bzw. (42,42 ± 2,57) MPa. Dies zeigt, dass die wässrige Umge- bung einen signifikanten Einfluss auf die Festigkeitswerte hat. Auch wenn die Belichtungsdauer einen geringeren Effekt hat, so hat sie doch einen signifikanten Einfluss. Die Kombination beider Einflussgrößen entfalten die größte Wirkung hinsichtlich der Festigkeitswerte. Schlussfolgerungen Innerhalb der Grenzen dieser Studie konnte gezeigt werden, dass sowohl durch kurze Belichtungsdauer als auch durch lange Verweildauer im wässrigen Milieu die mechanischen Belastungseigenschaften von Kompositen herabgesetzt werden kön- nen. Daher sollten Gebrauchsanleitungen von den Materialien, welche beispiels- weise eine kurze Belichtungszeit von 10 s oder weniger empfehlen, kritisch be- trachtet werden. Auf jeden Fall sollten die angegebenen Rahmenbedingungen bezüglich der maximalen Inkrementgröße oder der minimalen Leuchtleistung be- folgt werden, um leicht vermeidbaren Beeinträchtigungen vorzubeugen.

DOI
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